JP2022116110A - Metal oxynitride back contact layer for photovoltaic device - Google Patents

Metal oxynitride back contact layer for photovoltaic device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a back contact capable of resolving the inoperability or instability of a photovoltaic device.
SOLUTION: A back contact for photovoltaic devices can include one or more metal oxynitride layers. The back contact 180 may be provided adjacent to an absorber layer 160. A first surface 182 of the back contact 180 may be provided upon a second surface 164 of the absorber layer 160. The back contact 180 can include binary or ternary combinations of materials from groups I, II, VI. One or more layers of the back contact can be doped with a dopant such as, for example, one or more group I dopants. Alternatively or additionally, the back contact 180 can include one or more layers containing a metal nitride material. Alternatively or additionally, the back contact 180 can include one or more layers containing a metal oxynitride material, such as, for example, titanium oxynitride, tungsten oxynitride, zirconium oxynitride, or tantalum oxynitride.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2022,JPO&INPIT

Description

[0001]本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2019年2月6日に出願された米国特許出願第62/801,965号の優先権を主張するものである。
[0002]本明細書は全般的に、1つ又は複数の金属バック接点層を有する光起電デバイス、より詳細には、1つ又は複数の金属酸窒化物バック接点層を有する光起電デバイスに関する。
[0001] This application claims priority to US Patent Application No. 62/801,965, filed February 6, 2019, which is incorporated herein by reference.
[0002] This specification relates generally to photovoltaic devices having one or more metal back contact layers, and more particularly to photovoltaic devices having one or more metal oxynitride back contact layers. Regarding.

[0003]光起電デバイスは、光起電力効果を示す半導体材料を使用して光を直流電流に変換することによって電力を発生させる。ある種の半導体材料は、製造が困難な場合がある。例えば、バック接点の層に与えられる特定のドーパントは、バック接点を通って且つバック接点全体にわたって拡散することができ、光起電デバイスの動作不能又は不安定性につながり得る。 [0003] Photovoltaic devices generate electrical power by converting light into direct current using semiconductor materials that exhibit the photovoltaic effect. Certain semiconductor materials can be difficult to manufacture. For example, certain dopants applied to the back contact layer can diffuse through and across the back contact, leading to inoperability or instability of the photovoltaic device.

[0004]したがって、光起電デバイスで使用するための代替のバック接点層の必要性が存在する。 [0004] Accordingly, a need exists for alternative back contact layers for use in photovoltaic devices.

[0005]本明細書中で提供される実施形態は、改善されたバック接点を有する光起電デバイスに関する。本明細書に記載の実施形態によって提供されるこれらのおよび追加の特徴は、図面と併せて以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解されるであろう。 [0005] Embodiments provided herein relate to photovoltaic devices with improved back contacts. These and additional features provided by the embodiments described herein will be more fully understood in view of the detailed description below in conjunction with the drawings.

[0006]図面中に記載される実施形態は、事実上例証的且つ例示的であり、特許請求の範囲によって規定される主題を限定することを意図しない。以下の例示的実施形態の詳細な説明は、以下の図面(類似の構造は、類似の数値で示される)と併せて読むと理解できる。 [0006] The embodiments described in the drawings are illustrative and exemplary in nature and are not intended to limit the subject matter defined by the claims. The following detailed description of the illustrative embodiments can be understood when read in conjunction with the following drawings, in which like structures are indicated by like numerals.

[0007]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態による光起電デバイスの横断面図を概略的に示す。[0007] Figure 1 schematically illustrates a cross-sectional view of a photovoltaic device according to one or more embodiments shown and described herein; [0008]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態による基板を概略的に示す。[0008] Figure 1 schematically illustrates a substrate according to one or more embodiments shown and described herein; [0009]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態による光起電デバイスの横断面図を概略的に示す。[0009] Figure 1 schematically illustrates a cross-sectional view of a photovoltaic device according to one or more embodiments shown and described herein; [0010]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるバック接点を概略的に示す。[0010] Fig. 2 schematically illustrates a back contact according to one or more embodiments shown and described herein; [0010]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるバック接点を概略的に示す。[0010] Fig. 2 schematically illustrates a back contact according to one or more embodiments shown and described herein; [0010]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるバック接点を概略的に示す。[0010] Fig. 2 schematically illustrates a back contact according to one or more embodiments shown and described herein; [0010]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるバック接点を概略的に示す。[0010] Fig. 2 schematically illustrates a back contact according to one or more embodiments shown and described herein; [0010]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるバック接点を概略的に示す。[0010] Fig. 2 schematically illustrates a back contact according to one or more embodiments shown and described herein; [0011]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態による導電層を概略的に示す。[0011] FIG. 1 schematically illustrates a conductive layer according to one or more embodiments shown and described herein. [0012]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるバック接点を形成するためのフローチャートを示す。[0012] Fig. 4 depicts a flowchart for forming a back contact according to one or more embodiments shown and described herein; [0013]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるデバイスと比較した比較例の試験結果を示す。[0013] Fig. 6 shows test results of a comparative example compared to a device according to one or more embodiments shown and described herein; [0014]本明細書中に図示および記載の1つ又は複数の実施形態によるデバイスと比較した比較例の試験結果を示す。[0014] Fig. 6 shows test results of a comparative example compared to a device according to one or more embodiments shown and described herein;

[0015]金属窒化物バック接点を有する光起電デバイスの実施形態が、本明細書中に提供される。光起電デバイスおよび光起電デバイスを形成するための方法のさまざまな実施形態は、本明細書中でより詳細に説明される。 [0015] Embodiments of photovoltaic devices with metal nitride back contacts are provided herein. Various embodiments of photovoltaic devices and methods for forming photovoltaic devices are described in greater detail herein.

[0016]ここで図1を参照して、光起電デバイス100の実施形態が概略的に示される。光起電デバイス100は、受光し、光を電気信号に変換するよう構成することができ、例えば、光子は光から吸収されて、光起電力効果を介して電気信号に変換され得る。これに応じて、光起電デバイス100は、例えば太陽などの光源に曝露されるように構成されたエネルギー側102を画定することができる。また、光起電デバイス100は、例えば、複数の材料層などによって、エネルギー側102からオフセットされる反対側104も画定することができる。用語「光」は、これらに限定されないが、電磁スペクトルの紫外(UV)部、赤外(IR)部および可視部の波長などの電磁スペクトルのさまざまな波長を指すことができる。「太陽光」は、本明細書中で用いられる場合、太陽によって放出される光を指す。光起電デバイス100は、エネルギー側102と反対側104との間に配置された複数の層を含むことができる。本明細書中で用いられる場合、用語「層」は、表面上に設けられた材料の厚さを指す。各層は、表面の全ての又はいずれかの部分を覆うことができる。 [0016] Referring now to Figure 1, an embodiment of a photovoltaic device 100 is schematically shown. Photovoltaic device 100 can be configured to receive and convert light into electrical signals, eg, photons can be absorbed from light and converted into electrical signals via the photovoltaic effect. Accordingly, the photovoltaic device 100 can define an energy side 102 configured to be exposed to a light source, such as the sun. The photovoltaic device 100 can also define an opposite side 104 that is offset from the energy side 102, such as by, for example, multiple layers of material. The term "light" can refer to various wavelengths of the electromagnetic spectrum, including, but not limited to, wavelengths in the ultraviolet (UV), infrared (IR), and visible portions of the electromagnetic spectrum. "Sunlight" as used herein refers to light emitted by the sun. Photovoltaic device 100 can include multiple layers disposed between energy side 102 and opposite side 104 . As used herein, the term "layer" refers to the thickness of material provided on a surface. Each layer can cover all or any portion of the surface.

[0017]図1および図2をひとまとめに参照して、光起電デバイス100の層は、光の光起電デバイス100中への透過を促進するように構成された基板110を含むことができる。基板110は、光起電デバイス100のエネルギー側102に配置されていてもよい。基板110は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面112と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面114と、を有することができる。1つ又は複数の材料層は、基板110の第1の表面112と第2の表面114との間に配置されていてもよい。 [0017] Referring collectively to FIGS. 1 and 2, the layers of the photovoltaic device 100 can include a substrate 110 configured to facilitate the transmission of light into the photovoltaic device 100. . A substrate 110 may be located on the energy side 102 of the photovoltaic device 100 . The substrate 110 has a first surface 112 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 114 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . be able to. One or more layers of material may be disposed between first surface 112 and second surface 114 of substrate 110 .

[0018]基板110は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面122と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面124と、を有する透明層120を含み得る。一部の実施形態では、透明層120の第2の表面124は、基板110の第2の表面114を形成することができる。透明層120は、例えばガラスなどの実質的に透明な材料から形成することができる。好適なガラスとしては、ソーダ石灰ガラス、又は還元鉄分を有するいずれかのガラスを挙げることができる。透明層120は、一部の実施形態では約250nm~約1,300nm、又は他の実施形態では約250nm~約950nmを含めた、いずれの好適な透過率を有し得る。透明層120は、例えば、一実施形態では約50%超、別の実施形態では約60%超、更に別の実施形態では約70%超、更なる実施形態では約80%超、又は別の更なる実施形態では約85%超を含めた、いずれの好適な透過率も有し得る。一実施形態において、透明層120は、約90%以上の透過率を有するガラスから形成され得る。任意に、基板110は、透明層120の第1の表面122に適用されたコーティング126を含むことができる。コーティング126は、光と相互作用するように又は基板110の耐久性を改善するように構成され得、これらに限定されないが、反射防止コーティング、汚れ防止コーティング、又はこれらの組合せなどがある。 [0018] The substrate 110 has a first surface 122 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 124 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100. may include a transparent layer 120 having a . In some embodiments, second surface 124 of transparent layer 120 can form second surface 114 of substrate 110 . Transparent layer 120 may be formed from a substantially transparent material such as glass, for example. Suitable glasses may include soda-lime glass, or any glass having reduced iron content. Transparent layer 120 may have any suitable transmittance, including from about 250 nm to about 1,300 nm in some embodiments, or from about 250 nm to about 950 nm in other embodiments. The transparent layer 120 is, for example, greater than about 50% in one embodiment, greater than about 60% in another embodiment, greater than about 70% in yet another embodiment, greater than about 80% in a further embodiment, or in another embodiment Further embodiments may have any suitable transmission, including greater than about 85%. In one embodiment, transparent layer 120 may be formed from glass having a transmittance of about 90% or greater. Optionally, substrate 110 can include coating 126 applied to first surface 122 of transparent layer 120 . Coating 126 may be configured to interact with light or to improve the durability of substrate 110 including, but not limited to, antireflective coatings, antifouling coatings, or combinations thereof.

[0019]再度、図1を参照して、光起電デバイス100は、劣化又は層間剥離をもたらし得る基板110からの混入物(例えば、ナトリウム)の拡散を緩和するように構成されている障壁層130を含むことができる。障壁層130は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面132と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面134と、を有し得る。一部の実施形態では、障壁層130は、基板110に隣接して設けられ得る。例えば、障壁層130の第1の表面132は、基板100の第2の表面114上に設けられていてもよい。語句「に隣接する」は、本明細書中で用いられる場合、2つの層が接触して配置され、少なくとも層の一部の間に何らかの介在材料を有さないことを意味する。 [0019] Referring again to FIG. 1, the photovoltaic device 100 includes a barrier layer configured to mitigate diffusion of contaminants (eg, sodium) from the substrate 110 that can lead to degradation or delamination. 130 can be included. The barrier layer 130 has a first surface 132 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 134 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . can have In some embodiments, barrier layer 130 may be provided adjacent to substrate 110 . For example, first surface 132 of barrier layer 130 may be provided on second surface 114 of substrate 100 . The phrase “adjacent to,” as used herein, means that two layers are placed in contact without any intervening material between at least a portion of the layers.

[0020]一般的に、障壁層130は、実質的に透明で、熱的に安定的であり、ピンホールの数が少なく、高いナトリウム遮断能力を有し、良好な付着性を有し得る。或いは又は加えて、障壁層130は、光に色抑制を適用するように構成されていてもよい。障壁層130は、これらに限定されないが、酸化スズ、二酸化ケイ素、アルミニウムドープ酸化ケイ素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸化アルミニウムなどを含めた好適な材料の1つ又は複数の層を含むことができる。障壁層130は、第1の表面132および第2の表面134によって制限されたいずれかの好適な厚さ(例えば、一実施形態では約100Å超、別の実施形態では約150Å超、又は更なる実施形態では約200Å未満を含む)を有し得る。 [0020] In general, the barrier layer 130 can be substantially transparent, thermally stable, have a low number of pinholes, have a high sodium blocking capability, and have good adhesion. Alternatively or additionally, barrier layer 130 may be configured to apply color suppression to light. Barrier layer 130 may comprise one or more layers of suitable materials including, but not limited to, tin oxide, silicon dioxide, aluminum doped silicon oxide, silicon oxide, silicon nitride, or aluminum oxide. . Barrier layer 130 may have any suitable thickness (e.g., greater than about 100 Å in one embodiment, greater than about 150 Å in another embodiment, or even greater than about 150 Å in another embodiment) as limited by first surface 132 and second surface 134 . (including less than about 200 Å in embodiments).

[0021]更に図1を参照して、光起電デバイス100は、電気接点を設けて、光起電デバイス100によって発生する電荷担体を輸送するように構成される透明導電性酸化物(TCO)層140を含むことができる。TCO層140は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面142と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面144と、を有し得る。一部の実施形態において、TCO層140は、障壁層130に隣接して設けられていてもよい。例えば、TCO層140の第1の表面142は、障壁層130の第2の表面134上に設けられていてもよい。一般的に、TCO層140は、実質的に透明で、広バンドギャップを有するn型半導体材料の1つ又は複数の層から形成することができる。具体的には、広バンドギャップは、光の光子のエネルギーと比較して大きなエネルギー値を有することができ、不要な吸光を緩和できる。TCO層140は、これらに限定されないが、酸化スズ、フッ素ドープ酸化スズ(例えば、F:SnO、F:SnO又はF:SnO)、酸化インジウムスズ、又はスズ酸カドミウムなどを含めた好適な材料の1つ又は複数の層を含むことができる。 [0021] Still referring to FIG. 1, the photovoltaic device 100 includes a transparent conductive oxide (TCO) material configured to provide electrical contacts and transport charge carriers generated by the photovoltaic device 100. A layer 140 may be included. The TCO layer 140 has a first surface 142 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 144 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . can have In some embodiments, TCO layer 140 may be provided adjacent to barrier layer 130 . For example, first surface 142 of TCO layer 140 may be provided on second surface 134 of barrier layer 130 . In general, TCO layer 140 may be formed from one or more layers of a substantially transparent, wide bandgap n-type semiconductor material. Specifically, a wide bandgap can have a large energy value compared to the energy of a photon of light, and can mitigate unwanted light absorption. The TCO layer 140 may be made of any suitable material including, but not limited to, tin oxide, fluorine - doped tin oxide (e.g., F:SnO, F:SnO2 or F: SnOx ), indium tin oxide, or cadmium stannate. It can include one or more layers of material.

[0022]光起電デバイス100は、TCO層140といずれかの隣接する半導体層との間に絶縁層を設けるように構成されている緩衝層150を含むことができる。緩衝層150は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面152と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面154と、を有することができる。一部の実施形態において、緩衝層150は、TCO層140に隣接して設けられていてもよい。例えば、緩衝層150の第1の表面152は、TCO層140の第2の表面144上に設けられていてもよい。緩衝層140は、TCO層140より高い抵抗率を有する材料(これらに限定されないが、真性酸化スズ(SnO、SnO又はSnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化亜鉛マグネシウム(例えば、Zn1-xMgO)、二酸化ケイ素(SiO)、酸化マンガン(MnO)、窒化ケイ素(SiN)又はこれらのいずれかの組合せなどを含む)を含んでいてもよい。 [0022] The photovoltaic device 100 can include a buffer layer 150 that is configured to provide an insulating layer between the TCO layer 140 and any adjacent semiconductor layers. The buffer layer 150 has a first surface 152 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 154 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . can have In some embodiments, buffer layer 150 may be provided adjacent to TCO layer 140 . For example, first surface 152 of buffer layer 150 may be provided on second surface 144 of TCO layer 140 . The buffer layer 140 is made of a material having a higher resistivity than the TCO layer 140, including but not limited to intrinsic tin oxide (SnO, SnO 2 or SnO x ), magnesium oxide (MgO), zinc magnesium oxide (eg, Zn 1- x Mg x O), silicon dioxide (SiO 2 ), manganese oxide (MnO x ), silicon nitride (SiN x ), or any combination thereof).

[0023]光起電デバイス100は、別の層と協同して、光起電デバイス100内にpn接合を形成するように構成されている吸収層160を含むことができる。これに応じて、光の吸収光子は、電子正孔対を解放し、担体流動を発生させることができ、電力を生み出すことができる。吸収層160は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に
面した第1の表面162と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面164と、を有し得る。吸収層160の厚さは、第1の表面162および第2の表面164間で画定され得る。吸収層160の厚さは、約0.5μm~約10μm、例えば、一実施形態では約1μm~約7μm、又は別の実施形態では約1.5μm~約4μmなどであってもよい。
[0023] The photovoltaic device 100 can include an absorber layer 160 that is configured to cooperate with another layer to form a pn junction within the photovoltaic device 100. As shown in FIG. Correspondingly, absorbed photons of light can release electron-hole pairs and generate carrier flow, producing electrical power. The absorbing layer 160 has a first surface 162 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 164 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . can have A thickness of absorbent layer 160 may be defined between first surface 162 and second surface 164 . Absorbent layer 160 may have a thickness from about 0.5 μm to about 10 μm, such as from about 1 μm to about 7 μm in one embodiment, or from about 1.5 μm to about 4 μm in another embodiment.

[0024]本明細書に記載の実施形態によれば、吸収層160は、過剰の正電荷担体、すなわち正孔又はアクセプタを有するp型半導体材料から形成することができる。吸収層160は、II~VI族半導体などのいずれかの好適なp型半導体材料を含むことができる。具体例としては、これらに限定されないが、カドミウム、テルル、セレン、又はこれらのいずれかの組合せを含む半導体材料が挙げられる。好適な例としては、これらに限定されないが、カドミウム、セレンおよびテルルの3成分(例えば、CdSeTe1-x)、又はカドミウム、セレン、テルル、および1個若しくは複数の添加元素を含む化合物が挙げられる。 [0024] According to embodiments described herein, absorber layer 160 may be formed from a p-type semiconductor material having an excess of positive charge carriers, ie, holes or acceptors. Absorbing layer 160 may comprise any suitable p-type semiconductor material, such as a II-VI semiconductor. Examples include, but are not limited to, semiconductor materials comprising cadmium, tellurium, selenium, or any combination thereof. Suitable examples include, but are not limited to, ternaries of cadmium, selenium and tellurium (eg, CdSe x Te 1-x ), or compounds containing cadmium, selenium, tellurium, and one or more additional elements. mentioned.

[0025]吸収層160がテルルおよびカドミウムを含む実施形態において、テルルの原子百分率は、約25原子百分率以上、約50原子百分率以下、例えば、一実施形態では約30原子百分率超、約50原子百分率未満、更なる実施形態では約40原子百分率超、約50原子百分率未満、又は更に別の実施形態では約47原子百分率超、約50原子百分率未満などであってもよい。或いは又は加えて、吸収層160中のテルルの原子百分率は、約45原子百分率超、例えば一実施形態では約49%超などであってもよい。本明細書に記載の原子百分率は、吸収層160の全体を表し、吸収層160内の特定の位置における材料の原子百分率は、吸収層160の全組成と比較して厚さに応じて変動し得ることに留意されたい。 [0025] In embodiments in which absorber layer 160 comprises tellurium and cadmium, the atomic percentage of tellurium is greater than or equal to about 25 atomic percent and less than or equal to about 50 atomic percent, such as greater than about 30 atomic percent and about 50 atomic percent in one embodiment. less than, in further embodiments, greater than about 40 atomic percent, less than about 50 atomic percent, or in yet other embodiments greater than about 47 atomic percent, less than about 50 atomic percent, and the like. Alternatively or additionally, the atomic percentage of tellurium in absorber layer 160 may be greater than about 45 atomic percent, such as greater than about 49% in one embodiment. The atomic percentages described herein refer to the entire absorber layer 160, and the atomic percentage of material at a particular location within the absorber layer 160 varies with thickness relative to the overall composition of the absorber layer 160. Note that we get

[0026]吸収層160がセレンおよびテルルを含む実施形態において、吸収層160中のセレンの原子百分率は、約0原子百分率超、約25原子百分率以下、例えば、一実施形態では約1原子百分率超、約20原子百分率未満、別の実施形態では約1原子百分率超、約15原子百分率未満、又は更なる実施形態では約1原子百分率超、約8原子百分率未満であってもよい。テルル、セレン、又は両方の濃度は、吸収層160の厚さを通して変動し得ることに留意されたい。例えば、吸収層160が、xのモル分率のセレンおよび1-xのモル分率のテルルを含む化合物(SeTe1-x)を含むとき、xは吸収層160中で、吸収層160の第1の表面162からの距離に応じて変動し得る。 [0026] In embodiments where the absorber layer 160 comprises selenium and tellurium, the atomic percentage of selenium in the absorber layer 160 is greater than about 0 atomic percent and less than or equal to about 25 atomic percent, such as greater than about 1 atomic percent in one embodiment. , less than about 20 atomic percent, in other embodiments greater than about 1 atomic percent and less than about 15 atomic percent, or in further embodiments greater than about 1 atomic percent and less than about 8 atomic percent. Note that the concentration of tellurium, selenium, or both can vary through the thickness of absorber layer 160 . For example, when absorber layer 160 includes a compound (Se x Te 1-x ) containing a mole fraction of x selenium and a mole fraction of tellurium of 1-x, x is in absorber layer 160 and absorber layer 160 may vary depending on the distance from the first surface 162 of the .

[0027]更に図1を参照して、吸収層160は、電荷担体の濃度を操作するように構成されているドーパントでドープすることができる。一部の実施形態において、吸収層160は、例えば、1つ若しくは複数のI族ドーパント、1つ若しくは複数のV族ドーパント、又はこれらの組合せなどのドーパントでドープされていてもよい。吸収層160中のドーパントの総密度は制御できる。或いは又は加えて、ドーパントの量は、吸収層160の第1の表面162からの距離に応じて変動し得る。 [0027] Still referring to Figure 1, the absorbing layer 160 can be doped with a dopant configured to manipulate the concentration of charge carriers. In some embodiments, absorbing layer 160 may be doped with dopants such as, for example, one or more Group I dopants, one or more Group V dopants, or combinations thereof. The total density of dopants in absorber layer 160 can be controlled. Alternatively or additionally, the amount of dopant may vary depending on the distance of the absorbing layer 160 from the first surface 162 .

[0028]本明細書で提供される実施形態によれば、過剰の負電荷担体、すなわち電子又はドナーを有する光起電デバイス100部分に十分近くに吸収層160を設けることによってpn接合を形成することができる。一部の実施形態において、吸収層160は、n型半導体材料に隣接して設けられていてもよい。或いは、1つ又は複数の介在層は、吸収層160とn型半導体材料との間に設けられていてもよい。一部の実施形態において、吸収層160は、緩衝層150に隣接して設けられていてもよい。例えば、吸収層160の第1の表面162は、緩衝層150の第2の表面154上に設けられていてもよい。 [0028] According to embodiments provided herein, a pn junction is formed by providing the absorber layer 160 sufficiently close to the portion of the photovoltaic device 100 that has excess negative charge carriers, ie electrons or donors. be able to. In some embodiments, absorber layer 160 may be provided adjacent to the n-type semiconductor material. Alternatively, one or more intervening layers may be provided between the absorbing layer 160 and the n-type semiconductor material. In some embodiments, absorbent layer 160 may be provided adjacent to buffer layer 150 . For example, first surface 162 of absorbent layer 160 may be provided on second surface 154 of buffer layer 150 .

[0029]ここで図3を参照して、一部の実施形態では、光起電デバイス200は、n型半
導体材料を含む窓層170を含むことができる。窓層170とは別に、光起電デバイス200は、光起電デバイス100(図1)と実質的に同様の層構造を有していてもよい。吸収層160は、窓層170に隣接して形成され得る。窓層170は、光起電デバイス200のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面172と、光起電デバイス200の反対側104に実質的に面した第2の表面174と、を有し得る。一部の実施形態において、窓層170は、吸収層160とTCO層140との間に位置していてもよい。一実施形態において、窓層170は、吸収層160と緩衝層150との間に位置していてもよい。窓層170は、例えば、硫化カドミウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム亜鉛、酸化亜鉛マグネシウム、又はこれらのいずれかの組合せを含めたいずれの好適な材料も含むことができる。
[0029] Referring now to Figure 3, in some embodiments, a photovoltaic device 200 can include a window layer 170 comprising an n-type semiconductor material. Apart from window layer 170, photovoltaic device 200 may have a layer structure substantially similar to photovoltaic device 100 (FIG. 1). Absorbing layer 160 may be formed adjacent to window layer 170 . The window layer 170 has a first surface 172 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 200 and a second surface 174 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 200 . can have In some embodiments, window layer 170 may be located between absorber layer 160 and TCO layer 140 . In one embodiment, window layer 170 may be located between absorbent layer 160 and buffer layer 150 . Window layer 170 may comprise any suitable material including, for example, cadmium sulfide, zinc sulfide, cadmium zinc sulfide, zinc magnesium oxide, or any combination thereof.

[0030]再度、図1および図3を参照して、光起電デバイス100、200は、ドーパントの不要な変化を緩和し、吸収層160に電気接点を設けるように構成されたバック接点180を含むことができる。バック接点180は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面182と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面184と、を有し得る。バック接点180の厚さは、第1の表面182と第2の表面184との間で画定され得る。バック接点180の厚さは、約5nm~約220nm、例えば一実施形態では約10nm~約200nm、又は一実施形態では約10nm~約150nmなどであってもよい。基板110と吸収層160との間(両方を含む)の複数の層は、吸収体スタック109、209と呼ばれ得る。バック接点180は、吸収体スタック109、209の上に配置され得る。 [0030] Referring again to FIGS. 1 and 3, the photovoltaic device 100, 200 includes a back contact 180 configured to mitigate unwanted changes in dopant and provide electrical contact to the absorber layer 160. can contain. The back contact 180 has a first surface 182 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 184 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . can have A thickness of back contact 180 may be defined between first surface 182 and second surface 184 . The thickness of the back contact 180 may be from about 5 nm to about 220 nm, such as from about 10 nm to about 200 nm in one embodiment, or from about 10 nm to about 150 nm in one embodiment. The multiple layers between (including both) the substrate 110 and the absorber layer 160 may be referred to as an absorber stack 109,209. A back contact 180 may be positioned above the absorber stack 109,209.

[0031]一部の実施形態において、バック接点180は、吸収層160に隣接して設けられてよい。例えば、バック接点180の第1の表面182は、吸収層160の第2の表面164の上に設けられていてもよい。一部の実施形態において、バック接点180は、I、II、VI族由来の材料の2成分又は3成分の組合せを含むことができる。例えば、バック接点180は、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらの組合せを含有する1つ又は複数の層を含むことができる。一部の実施形態において、バック接点の1つ又は複数の層は、例えば、1つ又は複数のI族ドーパントなどのドーパントでドープされていてもよい。或いは又は加えて、バック接点180は、金属窒化物材料、例えばMoN(xが0<x<1の範囲内のN組成を有する)、TiN(yが0<y<1.1の範囲内のN組成を有する)、WN(zが0<z<1.1の範囲内のN組成を有する)、TaN(iが0<i<1.1の範囲内のN組成を有する)、又はZrN(jが0<j<1.1の範囲内のN組成を有する)などを含有する1つ又は複数の層を含むことができる。一般的に、金属窒化物材料は、実質的に酸化を含まず、すなわち、金属窒化物材料は、約1%未満の酸素(原子%)、例えば、約0.5%未満などの酸素を含む。或いは又は加えて、バック接点180は、金属酸窒化物材料、例えば、チタン酸窒化物、タングステン酸窒化物、ジルコニウム酸窒化物、又はタンタル酸窒化物などを含有する1つ又は複数の層を含むことができる。一部の実施形態において、チタン酸窒化物は、TiO(aが0<a<1.0の範囲内のO組成およびbが0<b<1.1の範囲内のN組成を有する)として規定され得る。一部の実施形態において、タングステン酸窒化物は、WO(cが0<c<1.0の範囲内のO組成およびdが0<d<1.1の範囲内のN組成を有する)として規定され得る。 [0031] In some embodiments, a back contact 180 may be provided adjacent to the absorbing layer 160. As shown in FIG. For example, first surface 182 of back contact 180 may overlie second surface 164 of absorbing layer 160 . In some embodiments, the back contact 180 can comprise a binary or ternary combination of materials from Groups I, II, and VI. For example, back contact 180 can include one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or combinations thereof. In some embodiments, one or more layers of the back contact may be doped with dopants such as, for example, one or more Group I dopants. Alternatively or additionally, the back contact 180 may be a metal nitride material, such as MoN x (with an N composition where x is in the range 0<x<1), TiN y (with y in the range 0<y<1.1). ), WN z (with an N composition in the range 0<z<1.1), TaN i (with an N composition in the range 0<i<1.1) ), or ZrN j (with an N composition in the range 0<j<1.1, where j). Generally, the metal nitride material is substantially free of oxidation, i.e., the metal nitride material contains less than about 1% oxygen (atomic %), such as less than about 0.5% oxygen. . Alternatively or additionally, back contact 180 includes one or more layers containing a metal oxynitride material, such as titanium oxynitride, tungsten oxynitride, zirconium oxynitride, or tantalum oxynitride. be able to. In some embodiments, the titanium oxynitride is TiO a N b (O composition where a is 0<a<1.0 and N 2 composition where b is 0<b<1.1 ) can be defined as In some embodiments, the tungsten oxynitride is WO c N d (O composition with c in the range 0<c<1.0 and N2 composition with d in the range 0<d<1.1 ) can be defined as

[0032]図1、図3および図4をまとめて参照して、バック接点180は、複数の層202を含むことができる。バック接点180の複数の層202は、金属酸窒化物材料を含む層210を含むことができる。一部の実施形態において、層210は、金属酸窒化物材料からなってよい。一部の実施形態において、金属酸窒化物材料の少なくとも一部は、例えば、チタン又はタングステンなどのIV族、V族、又はVI族遷移金属で構成されていてもよい。金属酸窒化物材料は、約70%未満の遷移金属(原子%)で構成されていてもよく、例えば、一実施形態では約25%~約60%の金属酸窒化物材料が該遷移金属であってもよく、又は別の実施形態では約30%~約50%の金属酸窒化物材料が該遷移金属であってもよい。金属酸窒化物材料は、約50%未満の酸素(原子%)で構成されていてもよく、例えば、一実施形態では約5%~約40%の金属酸窒化物材料が酸素であってもよく、又は別の実施形態では約10%~約25%の金属酸窒化物材料が酸素であってもよい。金属酸窒化物材料は、約50%未満の窒素(原子%)で構成されていてもよく、例えば、一実施形態では約10%~約45%の金属酸窒化物材料が窒素であってもよく、又は別の実施形態では約25%~約40%の金属酸窒化物材料が窒素であってもよい。 [0032] Referring collectively to FIGS. Multiple layers 202 of back contact 180 may include a layer 210 comprising a metal oxynitride material. In some embodiments, layer 210 may consist of a metal oxynitride material. In some embodiments, at least a portion of the metal oxynitride material may be composed of a Group IV, Group V, or Group VI transition metal such as, for example, titanium or tungsten. The metal oxynitride material may be composed of less than about 70% transition metal (atomic %), for example, in one embodiment about 25% to about 60% metal oxynitride material is the transition metal. There may be, or in another embodiment about 30% to about 50% of the metal oxynitride material may be the transition metal. The metal oxynitride material may be composed of less than about 50% oxygen (atomic %), for example, even though in one embodiment about 5% to about 40% of the metal oxynitride material is oxygen. Well, or in another embodiment about 10% to about 25% of the metal oxynitride material may be oxygen. The metal oxynitride material may be composed of less than about 50% nitrogen (atomic %), for example even though in one embodiment about 10% to about 45% of the metal oxynitride material is nitrogen. Well, or in another embodiment about 25% to about 40% of the metal oxynitride material may be nitrogen.

[0033]層210は、光起電デバイス100、200のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面212と、光起電デバイス100、200の反対側104に実質的に面した第2の表面214と、を有し得る。一部の実施形態において、層210の第2の表面214は、バック接点180の第2の表面184であってもよい。層210の厚さは、第1の表面212と第2の表面214との間で画定され得る。金属酸窒化物材料を含む層210の厚さは、約1nm~約20nm、例えば、一実施形態では約2nm~約20nm、別の実施形態では約3nm~約20nm、更なる実施形態では約1nm~約5nm、又は更なる実施形態では約5nm~約10nmなどであってもよい。 [0033] The layer 210 has a first surface 212 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100,200 and a second surface 212 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100,200. and a surface 214 of . In some embodiments, second surface 214 of layer 210 may be second surface 184 of back contact 180 . A thickness of layer 210 may be defined between first surface 212 and second surface 214 . The thickness of the layer 210 comprising the metal oxynitride material is from about 1 nm to about 20 nm, such as from about 2 nm to about 20 nm in one embodiment, from about 3 nm to about 20 nm in another embodiment, and from about 1 nm in a further embodiment. to about 5 nm, or in further embodiments from about 5 nm to about 10 nm, and the like.

[0034]バック接点180の複数の層202は、金属酸窒化物材料を含む層210とバック接点180の第1の表面182との間に、亜鉛、カドミウム、テルル、又は組合せを含有する1つ又は複数の層を含んでもよい。例えば、バック接点180の複数の層202は、金属酸窒化物材料を含む層210とバック接点180の第1の表面182との間に亜鉛およびテルルを含有する1つ又は複数の層を含むことができる。一部の実施形態において、バック接点180の複数の層202は、金属酸窒化物材料を含む層210とバック接点180の第1の表面182との間に配置された第1の層220および第2の層230を含むことができる。バック接点180の第1の層220は、バック接点180の第1の表面182に配置されていてもよい。これに応じて、第1の層220は、吸収層160に隣接して設けられていてもよい。一部の実施形態において、バック接点180の第1の表面182は、第1の層220の第1の表面222であってもよい。第1の層220は、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面224を有していてもよい。バック接点180の第1の層220は、カドミウム、亜鉛、およびテルルの3成分を含むことができる。一部の実施形態において、第1の層220は、カドミウム、亜鉛、およびテルルの3成分からなってもよい。 [0034] The plurality of layers 202 of the back contact 180 includes one containing zinc, cadmium, tellurium, or a combination between the layer 210 including the metal oxynitride material and the first surface 182 of the back contact 180. or may include multiple layers. For example, the plurality of layers 202 of the back contact 180 includes one or more layers containing zinc and tellurium between the layer 210 including the metal oxynitride material and the first surface 182 of the back contact 180. can be done. In some embodiments, the plurality of layers 202 of the back contact 180 includes a first layer 220 and a first layer 220 disposed between the layer 210 including the metal oxynitride material and the first surface 182 of the back contact 180 . 2 layers 230 can be included. First layer 220 of back contact 180 may be disposed on first surface 182 of back contact 180 . Accordingly, the first layer 220 may be provided adjacent to the absorbent layer 160 . In some embodiments, first surface 182 of back contact 180 may be first surface 222 of first layer 220 . First layer 220 may have a second surface 224 substantially facing opposite side 104 of photovoltaic device 100 . The first layer 220 of the back contact 180 may include the ternary cadmium, zinc, and tellurium. In some embodiments, the first layer 220 may consist of the ternary cadmium, zinc, and tellurium.

[0035]第2の層230は、金属酸窒化物材料を含む層210とバック接点180の第1の層220との間に配置されていてもよい。第2の層230の厚さは、第1の表面232と第2の表面234との間で画定されていてもよい。一部の実施形態において、第2の層230は、第1の層220と金属酸窒化物材料を含む層210とに隣接して設けられていてもよい。これに応じて、第2の層230の第1の表面232は、第1の層220の第2の表面224と接していてもよく、第2の層230の第2の表面234は、層210の第1の表面212と接していてもよい。バック接点180の第1の層230は、ドーパント(例えば、銅、銀、又は両方)でドープされていてもよい、亜鉛およびテルルの2成分を含むことができる。一部の実施形態において、第2の層230は、亜鉛およびテルルのドープされた2成分からなってもよい。 A second layer 230 may be disposed between the layer 210 comprising the metal oxynitride material and the first layer 220 of the back contact 180 . A thickness of second layer 230 may be defined between first surface 232 and second surface 234 . In some embodiments, the second layer 230 may be provided adjacent to the first layer 220 and the layer 210 comprising the metal oxynitride material. Accordingly, the first surface 232 of the second layer 230 may contact the second surface 224 of the first layer 220 and the second surface 234 of the second layer 230 may be the layer 210 may be in contact with first surface 212 . The first layer 230 of the back contact 180 may comprise zinc and tellurium binary, which may be doped with dopants (eg, copper, silver, or both). In some embodiments, the second layer 230 may consist of a doped binary of zinc and tellurium.

[0036]図1、図3および図5をまとめて参照して、バック接点180は、複数の層204を含むことができる。バック接点180の複数の層204は、高濃度(原子%)のIV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む高純度金属層240を含むことができ、例えば、約80%超の高純度金属層240は、一実施形態では選択された遷移金属で構成されていてもよく、又は一実施形態では約90%超の高純度金属層240は、選択された遷移金属で構成されていてもよい。一部の実施形態において、高純度金属層240は、高濃度のチタンを含むことができる。ある例では、高純度金属層は、チタンから本質的になる。ある例では、高純度金属層は、チタン、タングステン、タンタル、ジルコニウム、又はこれらの組合せから本質的になる。 [0036] Referring collectively to FIGS. The plurality of layers 204 of the back contact 180 can include a high purity metal layer 240 that includes a high concentration (atomic %) of a group IV transition metal, a group V transition metal, or a group VI transition metal, e.g., about 80% The ultra-pure metal layer 240 may be composed of the selected transition metal in one embodiment, or in one embodiment the greater than about 90% high-purity metal layer 240 is composed of the selected transition metal. may have been In some embodiments, high purity metal layer 240 can include a high concentration of titanium. In one example, the high purity metal layer consists essentially of titanium. In one example, the high purity metal layer consists essentially of titanium, tungsten, tantalum, zirconium, or combinations thereof.

[0037]高純度金属層240は、光起電デバイス100、200のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面242と、光起電デバイス100、200の反対側104に実質的に面した第2の表面242と、を有し得る。高純度金属層240の厚さは、第1の表面242と第2の表面244との間で画定され得る。高純度金属層240の厚さは、約1nm~約5nmであってもよい。或いは又は加えて、高純度金属層240の厚さは、金属酸窒化物材料を含む層210の厚さに満たなくてもよい。一部の実施形態において、金属酸窒化物材料を含む層210の厚さと高純度金属層240の厚さとの比は、少なくとも約2:1であり得る。 [0037] The high purity metal layer 240 has a first surface 242 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100, 200 and a substantially opposite side 104 of the photovoltaic device 100, 200. and a second surface 242 . A thickness of high purity metal layer 240 may be defined between first surface 242 and second surface 244 . The thickness of the high purity metal layer 240 may be from about 1 nm to about 5 nm. Alternatively or additionally, the thickness of the high purity metal layer 240 may be less than the thickness of the layer 210 comprising the metal oxynitride material. In some embodiments, the ratio of the thickness of layer 210 comprising metal oxynitride material to the thickness of high purity metal layer 240 can be at least about 2:1.

[0038]高純度金属層240は、金属酸窒化物材料を含む層210よりバック接点180の第1の表面182の近くに位置してよい。一部の実施形態において、高純度金属層240は、金属酸窒化物材料を含む層210と、亜鉛およびテルルを含有する1つ又は複数の層との間に配置してもよい。例えば、高純度金属層240は、金属酸窒化物材料を含む層210に隣接していてもよい。これに応じて、高純度金属層240の第2の表面244は、金属酸窒化物材料を含む層210の第1の表面212と接してもよい。或いは又は加えて、高純度金属層240は、バック接点180の第2の層230に隣接してもよく、すなわち、高純度金属層240の第1の表面242は、第2の層230の第2の表面234と接してもよい。 [0038] The high purity metal layer 240 may be located closer to the first surface 182 of the back contact 180 than the layer 210 comprising the metal oxynitride material. In some embodiments, high purity metal layer 240 may be disposed between layer 210 comprising metal oxynitride material and one or more layers containing zinc and tellurium. For example, high purity metal layer 240 may be adjacent to layer 210 comprising a metal oxynitride material. Accordingly, the second surface 244 of the high purity metal layer 240 may contact the first surface 212 of the layer 210 comprising the metal oxynitride material. Alternatively or additionally, the high purity metal layer 240 may be adjacent to the second layer 230 of the back contact 180, i. 2 may contact surface 234 .

[0039]図1、図3および図6をまとめて参照して、バック接点180は、複数の層206を含むことができる。バック接点180の複数の層206は、金属の濃度(原子%)が約30%~約70%であり、窒素の濃度(原子%)が約70%~約30%である金属窒化物材料を含む層250を含むことができる。好適な金属としては、これらに限定されないが、モリブデン、チタン、およびタングステンが挙げられる。一部の実施形態において、層250は、金属窒化物からなってよい。金属窒化物を含む層250は、光起電デバイス100、200のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面252と、光起電デバイス100、200の反対側104に実質的に面した第2の表面254と、を有し得る。金属窒化物を含む層250の厚さは、第1の表面252と第2の表面254との間で画定され得る。金属窒化物を含む層250の厚さは、約2nm~約20nmであってもよい。或いは又は加えて、金属窒化物を含む層250の厚さは、金属酸窒化物材料を含む層210の厚さより厚くてもよい。一部の実施形態において、金属窒化物を含む層250の厚さと、金属酸窒化物材料を含む層210の厚さとの比は、少なくとも約2:1、例えば、一部の実施形態では少なくとも約3:1などであり得る。 [0039] Referring collectively to FIGS. The plurality of layers 206 of the back contact 180 comprises a metal nitride material having a metal concentration (atomic %) of about 30% to about 70% and a nitrogen concentration (atomic %) of about 70% to about 30%. A containing layer 250 can be included. Suitable metals include, but are not limited to molybdenum, titanium, and tungsten. In some embodiments, layer 250 may consist of a metal nitride. A layer 250 comprising a metal nitride has a first surface 252 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100, 200 and substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100, 200. a second surface 254; A thickness of layer 250 comprising metal nitride may be defined between first surface 252 and second surface 254 . The thickness of layer 250 comprising metal nitride may be from about 2 nm to about 20 nm. Alternatively or additionally, the thickness of layer 250 comprising metal nitride may be greater than the thickness of layer 210 comprising metal oxynitride material. In some embodiments, the ratio of the thickness of layer 250 comprising metal nitride to the thickness of layer 210 comprising metal oxynitride material is at least about 2:1, for example at least about It can be 3:1, and so on.

[0040]金属窒化物を含む層250は、金属酸窒化物材料を含む層210よりバック接点180の第2の表面184の近くに位置してもよい。一部の実施形態において、金属窒化物を含む層250は、金属酸窒化物材料を含む層210に隣接してもよい。これに応じて、金属酸窒化物材料を含む層210の第2の表面214は、金属窒化物を含む層250の第1の表面252と接してもよい。或いは又は加えて、金属窒化物を含む層250の第2の表面254は、バック接点180の第2の表面184であってもよい。 [0040] A layer 250 comprising a metal nitride may be located closer to the second surface 184 of the back contact 180 than a layer 210 comprising a metal oxynitride material. In some embodiments, layer 250 comprising metal nitride may be adjacent to layer 210 comprising metal oxynitride material. Accordingly, second surface 214 of layer 210 comprising metal oxynitride material may contact first surface 252 of layer 250 comprising metal nitride. Alternatively or additionally, second surface 254 of layer 250 comprising metal nitride may be second surface 184 of back contact 180 .

[0041]図1、図3および図7をまとめて参照して、バック接点180は、複数の層208を含むことができる。バック接点180の複数の層208は、金属酸窒化物材料を含む第2の層260を含むことができる。金属酸窒化物材料を含む第2の層260は、金属酸窒化物材料を含む層210に実質的に類似していてもよい。一部の実施形態において、金属酸窒化物材料を含む層210と、金属酸窒化物材料を含む第2の層260は、異なる金属から形成することができる。一部の実施形態において、層210はTiOを含むことができ、第2の層260はWOを含むことができる。或いは、層210はWOを含むことができ、第2の層260はTiOを含むことができる。 [0041] Referring collectively to FIGS. Multiple layers 208 of back contact 180 may include a second layer 260 comprising a metal oxynitride material. The second layer 260 comprising metal oxynitride material may be substantially similar to layer 210 comprising metal oxynitride material. In some embodiments, layer 210 including metal oxynitride material and second layer 260 including metal oxynitride material can be formed from different metals. In some embodiments, layer 210 can include TiOaNb and second layer 260 can include WOcNd . Alternatively, layer 210 can comprise WOcNd and second layer 260 can comprise TiOaNb .

[0042]金属酸窒化物材料を含む第2の層260は、金属酸窒化物材料を含む層210よりバック接点180の第1の表面182の近くに位置してもよい。金属酸窒化物材料を含む第2の層260は、光起電デバイス100、200のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面262と、光起電デバイス100、200の反対側104に実質的に面した第2の表面264と、を有し得る。一部の実施形態において、金属酸窒化物を含む層260は、金属酸窒化物材料を含む層210に隣接してもよい。これに応じて、金属酸窒化物材料を含む第2の層260の第2の表面264は、金属酸窒化物材料を含む層210と接してもよい。或いは又は加えて、金属酸窒化物材料を含む第2の層260は、金属酸窒化物材料を含む層210と亜鉛およびテルルを含有する1つ又は複数の層との間に位置してもよい。一部の実施形態において、金属酸窒化物材料を含む第2の層260は、亜鉛およびテルルを含有する1つ又は複数の層に隣接してもよい。例えば、第2の層260の第1の表面262は、バック接点180の第2の層230の第2の表面234と接してもよい。 [0042] The second layer 260 comprising a metal oxynitride material may be located closer to the first surface 182 of the back contact 180 than the layer 210 comprising a metal oxynitride material. A second layer 260 comprising a metal oxynitride material is disposed on a first surface 262 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100,200 and on the opposite side 104 of the photovoltaic device 100,200. and a substantially facing second surface 264 . In some embodiments, layer 260 comprising metal oxynitride may be adjacent to layer 210 comprising metal oxynitride material. Accordingly, second surface 264 of second layer 260 comprising metal oxynitride material may contact layer 210 comprising metal oxynitride material. Alternatively or additionally, a second layer 260 comprising metal oxynitride material may be located between layer 210 comprising metal oxynitride material and one or more layers containing zinc and tellurium. . In some embodiments, the second layer 260 comprising metal oxynitride material may be adjacent to one or more layers containing zinc and tellurium. For example, first surface 262 of second layer 260 may contact second surface 234 of second layer 230 of back contact 180 .

[0043]図1、図3および図8をまとめて参照して、バック接点180は、複数の層209を含むことができる。バック接点180の複数の層209は、金属窒化物材料を含む第2の層270を含むことができる。金属窒化物材料を含む第2の層270は、光起電デバイス100、200のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面272と、光起電デバイス100、200の反対側104に実質的に面した第2の表面274と、を有し得る。金属窒化物材料を含む第2の層270は、金属窒化物材料を含む層250と実質的に類似していてもよい。一部の実施形態において、金属窒化物材料を含む層250と、金属窒化物材料を含む第2の層270は、異なる金属から形成することができる。或いは、金属窒化物材料を含む層250と、金属窒化物材料を含む第2の層270は、同じ材料から形成することができる。 [0043] Referring collectively to FIGS. Multiple layers 209 of back contact 180 may include a second layer 270 comprising a metal nitride material. A second layer 270 comprising a metal nitride material is formed on a first surface 272 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100,200 and substantially on the opposite side 104 of the photovoltaic device 100,200. and a second surface 274 facing the surface. The second layer 270 comprising metal nitride material may be substantially similar to layer 250 comprising metal nitride material. In some embodiments, layer 250 including metal nitride material and second layer 270 including metal nitride material can be formed from different metals. Alternatively, the layer 250 comprising a metal nitride material and the second layer 270 comprising a metal nitride material can be formed from the same material.

[0044]金属窒化物材料を含む第2の層270は、金属酸窒化物材料を含む層210よりバック接点180の第1の表面182の近くに位置してもよい。一部の実施形態において、金属窒化物を含む第2の層270は、金属酸窒化物材料を含む層210に隣接してもよい。これに応じて、金属酸窒化物材料を含む第2の層270の第2の表面274は、金属酸窒化物材料を含む層210の第1の表面212と接してもよい。或いは又は加えて、金属窒化物材料を含む第2の層270は、金属酸窒化物材料を含む層210と、亜鉛およびテルルを含有する1つ又は複数の層との間に位置してもよい。一部の実施形態において、金属窒化物材料を含む第2の層270は、亜鉛およびテルルを含有する1つ又は複数の層に隣接してもよい。例えば、第2の層270の第1の表面272は、バック接点180の第2の層230の第2の表面234に接してもよい。 [0044] The second layer 270 comprising a metal nitride material may be located closer to the first surface 182 of the back contact 180 than the layer 210 comprising a metal oxynitride material. In some embodiments, a second layer 270 comprising a metal nitride may be adjacent to a layer 210 comprising a metal oxynitride material. Accordingly, second surface 274 of second layer 270 comprising metal oxynitride material may contact first surface 212 of layer 210 comprising metal oxynitride material. Alternatively or additionally, a second layer 270 comprising a metal nitride material may be located between the layer 210 comprising a metal oxynitride material and one or more layers containing zinc and tellurium. . In some embodiments, a second layer 270 comprising a metal nitride material may be adjacent to one or more layers containing zinc and tellurium. For example, first surface 272 of second layer 270 may contact second surface 234 of second layer 230 of back contact 180 .

[0045]図1、図3および図9をまとめて参照して、光起電デバイス100、200は、吸収層160との電気接点を設けるように構成されている導電層190を含むことができる。導電層190は、光起電デバイス100のエネルギー側102に実質的に面した第1の表面192と、光起電デバイス100の反対側104に実質的に面した第2の表面194と、を有し得る。一部の実施形態において、導電層190は、バック接点180に隣接して設けてもよい。例えば、導電層190の第1の表面192は、バック接点180の第2の表面184上に設けられていてもよい。導電層190は、例えば、銀、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、パラジウム、クロム、モリブデン、金、又はこれらの合金の1つ又は複数の層などのいずれかの好適な導電性材料も含むことができる。一部の実施形態において、導電層190の第1の表面192は、例えば、少なくとも約90%のアルミニウム(原子%)(例えば、少なくとも約95%のアルミニウム)を含む層などのアルミニウムを含む層276によって形成することができる。或いは又は加えて、導電層190の第2の表面194は、クロムを含む層278によって形成することができる。 [0045] With collective reference to FIGS. . The conductive layer 190 has a first surface 192 substantially facing the energy side 102 of the photovoltaic device 100 and a second surface 194 substantially facing the opposite side 104 of the photovoltaic device 100 . can have In some embodiments, conductive layer 190 may be provided adjacent back contact 180 . For example, first surface 192 of conductive layer 190 may be provided on second surface 184 of back contact 180 . Conductive layer 190 can also include any suitable conductive material such as, for example, one or more layers of silver, nickel, copper, aluminum, titanium, palladium, chromium, molybdenum, gold, or alloys thereof. can. In some embodiments, the first surface 192 of the conductive layer 190 is a layer 276 comprising aluminum, such as a layer comprising at least about 90% aluminum (atomic %) (eg, at least about 95% aluminum). can be formed by Alternatively or additionally, second surface 194 of conductive layer 190 may be formed by layer 278 comprising chromium.

[0046]光起電デバイス100は、基板110と協働して、光起電デバイス100の筐体を形成するように構成されている背部サポート196を含むことができる。背部サポート196は、光起電デバイス100の反対側102に配置されていてもよい。例えば、背部サポート196は、導電層190の上に形成されてよい。背部サポート196は、例えば、ガラス(例えば、ソーダ石灰ガラス)を含めたいずれの好適な材料も含むことができる。 [0046] The photovoltaic device 100 can include a back support 196 configured to cooperate with the substrate 110 to form a housing for the photovoltaic device 100. As shown in FIG. A back support 196 may be located on the opposite side 102 of the photovoltaic device 100 . For example, back support 196 may be formed over conductive layer 190 . The back support 196 can comprise any suitable material including, for example, glass (eg, soda-lime glass).

[0047]光起電デバイス100、200および本明細書に記載のデバイスの層は、製造プロセスによって形成され得る。層は、これらに限定されないが、スパッタリング、蒸気輸送蒸着法(VTD)、パルスレーザー堆積法(PLD)、化学蒸着法(CVD)、電気化学堆積法(ECD)、蒸着法、および/又は原子層堆積法(ALD)を含めた1つ又は複数の蒸着プロセスによって形成し得る。 [0047] The layers of the photovoltaic devices 100, 200 and devices described herein may be formed by a manufacturing process. Layers may be formed by, but not limited to, sputtering, vapor transport deposition (VTD), pulsed laser deposition (PLD), chemical vapor deposition (CVD), electrochemical deposition (ECD), vapor deposition, and/or atomic layer deposition. It may be formed by one or more vapor deposition processes, including deposition methods (ALD).

[0048]光起電構造の製造方法は、基板上に層を逐次的に形成することを含んでよい。TCO層は、ガラスなどの基板層上に形成してよい。任意に、緩衝層、窓層、および/又は界面層を基板(予め適用したTCO層の上を含む)の上に堆積させてもよい。吸収層を、任意の界面層、任意のn型窓層、任意の緩衝層、TCO層、および基板を含めた基板の上に堆積させることができる。基板と吸収層との間(基板と吸収層を含む)の複数の層は、吸収体スタックと呼ばれ得る。吸収体スタックは、バック接点層を適用する前に、例えば、加熱、活性化、および/又はパッシベーションによって処理してよい。1つ又は複数の層を蒸着させて、バック接点層の上に導電層を形成する。背部サポートが導電層の上に形成され得る。製造プロセス中、選択された層を通してスクライブラインが形成され得る。 [0048] A method of manufacturing a photovoltaic structure may include sequentially forming layers on a substrate. The TCO layer may be formed on a substrate layer such as glass. Optionally, a buffer layer, window layer, and/or interfacial layer may be deposited over the substrate (including over the previously applied TCO layer). The absorber layer can be deposited over the substrate, including any interfacial layer, any n-type window layer, any buffer layer, the TCO layer, and the substrate. A plurality of layers between the substrate and the absorber layer (including the substrate and the absorber layer) may be referred to as an absorber stack. The absorber stack may be treated, for example by heating, activation and/or passivation, prior to applying the back contact layer. One or more layers are deposited to form a conductive layer over the back contact layer. A back support may be formed over the conductive layer. Scribe lines may be formed through selected layers during the manufacturing process.

[0049]前駆体層および処理を適用して、ドーパントを導入でき、且つ/又は特定の最終層組成物および構造を実現できる。層の堆積は、堆積して層を形成した後にアニーリング工程又は加熱工程を要する1つ又は複数の前駆体層の堆積を含み得る。例として、吸収層が1つ又は複数の前駆体層から形成される実施形態において、第1の前駆体層、例えば、セレン化カドミウム(CdSe)は、基板構造の上に堆積され、後続して第2の前駆体層、例えば、テルル化カドミウム(CdTe)が第1の前駆体層の上に堆積される。次いで、堆積された前駆体層をアニーリングして所望の最終層組成、例えば、カドミウムセレンテルル合金(CdSeTe)を形成する。アニーリング工程は、CdSeTe層を通してSeの相互拡散を引き起こす。 [0049] Precursor layers and processes can be applied to introduce dopants and/or to achieve specific final layer compositions and structures. Layer deposition may include deposition of one or more precursor layers that require annealing or heating steps after deposition to form the layers. By way of example, in embodiments where the absorber layer is formed from one or more precursor layers, a first precursor layer, such as cadmium selenide (CdSe), is deposited over the substrate structure followed by A second precursor layer, for example cadmium telluride (CdTe), is deposited over the first precursor layer. The deposited precursor layers are then annealed to form the desired final layer composition, for example, a cadmium-selenium-tellurium alloy (CdSeTe). The annealing step causes interdiffusion of Se through the CdSeTe layer.

[0050]活性化プロセスは、蒸着層上で実施され得る。例として、吸収体の活性化工程を用いて、活性化p型吸収層を形成することができる。吸収体の活性化工程は、塩素を含有する材料の半導体材料層への導入、例えば、浴液、噴霧液、又は蒸気としての塩化カドミウム(CdCl)と、昇温での吸収体スタックの関連するアニーリングと、を含むことができる。例えば、CdClが使用される場合、CdClは、水溶液として、吸収層の上に適用することができる。或いは、アニーリング工程中、吸収層の表面の上にCdCl蒸気を連続的に流すことによって吸収層をCdClでアニーリングすることができる。代替の塩素ドープ材料、例えばMnCl、MgCl、NHCl、ZnCl、又はTeClなども使用することができる。例示的なアニーリングは、約350℃~475℃の温度で、90分以下の全持続時間の間、60分以下の浸漬時間で実施することができる。 [0050] An activation process may be performed on the deposited layer. As an example, an absorber activation step can be used to form an activated p-type absorber layer. The absorber activation step involves the introduction of a chlorine containing material into the semiconductor material layer, e.g. and annealing. For example, if CdCl2 is used, the CdCl2 can be applied as an aqueous solution on top of the absorbing layer. Alternatively, the absorber layer can be annealed with CdCl2 by continuously flowing CdCl2 vapor over the surface of the absorber layer during the annealing step. Alternative chlorine doping materials such as MnCl2 , MgCl2 , NH4Cl , ZnCl2 , or TeCl4 can also be used. Exemplary annealing can be performed at a temperature of about 350° C. to 475° C. for a total duration of 90 minutes or less with an immersion time of 60 minutes or less.

[0051]多段階の活性化工程を用いてもよい。半導体粒成長、塩素拡散、硫黄および/又はセレンの層内への相互拡散などの多段階の活性化工程中の所望の各活性化機構で、異なる熱活性化エネルギーを使用して所望の層特性を実現することができる。 [0051] A multi-step activation process may be used. Desired layer properties using different thermal activation energies with each desired activation mechanism during a multi-step activation process such as semiconductor grain growth, chlorine diffusion, interdiffusion of sulfur and/or selenium into the layer can be realized.

[0052]ある例では、吸収体の活性化工程に後続して、洗浄およびパッシベーション工程が行われ、その後、バック接点を形成する複数の層の逐次堆積が後続する。
[0053]図4~8を参照しながら、ここで図10に目を向けると、バック接点180を形成するための方法例900が示される。吸収体スタックが設けられる(901)。任意に、吸収体スタックは不動態化され得る(902)。バック接点180を形成する複数の層(202、204、206、208)が堆積される。バック接点を形成するための方法例において、第1の層220は、吸収体スタック109、209の上に堆積される(220)。第2の層230は、第1の層220の上に堆積される。任意に、1つ又は複数の選択された層240、260、270は、第2の層の上に堆積される(940、960、970)。選択された層は、高純度金属層、第2の金属酸窒化物層、又は第2の金属窒化物層のうちの1つ以上を含んでよい。材料を堆積し(910)、第1の金属酸窒化物を含む層210を形成する。金属窒化物を任意に含んでよい層250は、層210の上に堆積される。バック接点180の第2の表面184は、任意の層250が存在する場合、層250の第2の表面254、又は層250および工程950が省かれる場合、金属酸窒化物を含む層210の第2の表面214のいずれかに相当する。バック接点を含む複数の層を含めた層スタックを、任意に加熱処理してもよい。スクライブを施してもよい。導電性材料の1つ又は複数の層が、バック接点180の第2の表面184の上に堆積し(990)、導電層190を形成する。
[0052] In one example, the absorber activation step is followed by cleaning and passivation steps followed by sequential deposition of multiple layers forming the back contact.
[0053] Turning now to FIG. 10 with reference to FIGS. 4-8, an example method 900 for forming the back contact 180 is shown. An absorbent stack is provided (901). Optionally, the absorber stack can be passivated (902). A plurality of layers (202, 204, 206, 208) forming the back contact 180 are deposited. In the example method for forming the back contact, a first layer 220 is deposited 220 over the absorber stack 109,209. A second layer 230 is deposited over the first layer 220 . Optionally, one or more selected layers 240, 260, 270 are deposited (940, 960, 970) over the second layer. The selected layers may include one or more of a high purity metal layer, a second metal oxynitride layer, or a second metal nitride layer. Materials are deposited 910 to form a layer 210 comprising a first metal oxynitride. Layer 250 , which may optionally include a metal nitride, is deposited over layer 210 . Second surface 184 of back contact 180 may be second surface 254 of layer 250 if optional layer 250 is present, or second surface 254 of layer 210 including metal oxynitride if layer 250 and step 950 are omitted. 2 surface 214. Optionally, the layer stack including multiple layers containing the back contact may be heat treated. Scribing may be performed. One or more layers of conductive material are deposited 990 on the second surface 184 of the back contact 180 to form a conductive layer 190 .

[0054]図11~図12は、比較例と比較したデバイス例の試験結果を示す。プロセス例において、DCマグネトロン反応性スパッタリングプロセスを用いて金属窒化物層を形成した。処理圧力は2~15mTorrで変動し、温度は室温から200℃程度までを範囲とし、N%は14程度~70%であり、プロセス流量は、Nでは200~1000sccmで変動し、ガス混合物は主にAr+N(金属窒化物)又はAr+O+N(金属酸窒化物)である。AlおよびCrの導電層は、Arのみを使用するDCマグネトロンスパッタリングを用いて堆積される。 [0054] Figures 11-12 show test results of an example device compared to a comparative example. In the example process, a DC magnetron reactive sputtering process was used to form the metal nitride layer. The process pressure varied from 2-15 mTorr, the temperature ranged from room temperature to about 200° C., the N 2 % ranged from about 14-70%, the process flow rate varied from 200-1000 sccm for N 2 and the gas mixture is mainly Ar+N 2 (metal nitride) or Ar+O 2 +N 2 (metal oxynitride). The Al and Cr conductive layers are deposited using DC magnetron sputtering using Ar only.

[0055]図11は、y軸に沿って増加する効率を示し、x軸に沿って11個の列を示し、各列はデバイスのセットに対応する。左側の2つの列は比較例である。2セットの比較例:比較例Aおよび比較例Bを示す。比較例は、ZnTe:Cu/MoNバック接点を含むバック接点を有する。比較例の右側の9つの列は、本発明の実施形態によるデバイスのセットを示し、異なる列の間で金属窒化物層の厚さおよび窒素含有量が比較される。これらのデバイス例において、MoN層は存在しない。デバイス例は、厚さが40、60、70又は80オングストローム(4.0、6.0、7.0又は8.0nm)の窒化チタン層を用いて調製した。比較例は、厚さ50オングストローム(5.0nm)を有するMoN層を含み、TiN層がなかった。デバイス例は、33%~50%のN%の範囲内で選択された点で調製した。比較例は、33%~50%のN%の範囲内で調製した。デバイス例および比較例は、温度および圧力の条件を含めた同様の堆積条件下で調製した。 [0055] Figure 11 shows increasing efficiency along the y-axis and shows eleven columns along the x-axis, each column corresponding to a set of devices. The two columns on the left are comparative examples. Two sets of comparative examples: Comparative Example A and Comparative Example B are shown. A comparative example has a back contact comprising a ZnTe:Cu/MoN x back contact. The right nine columns of comparative examples show a set of devices according to embodiments of the present invention, comparing metal nitride layer thickness and nitrogen content between different columns. In these device examples, no MoN x layer is present. Example devices were prepared using titanium nitride layers with thicknesses of 40, 60, 70 or 80 Angstroms (4.0, 6.0, 7.0 or 8.0 nm). A comparative example included a MoN x layer with a thickness of 50 Angstroms (5.0 nm) and no TiN x layer. Example devices were prepared with points selected in the range of N 2 % from 33% to 50%. Comparative examples were prepared within the N 2 % range of 33% to 50%. Device examples and comparative examples were prepared under similar deposition conditions, including temperature and pressure conditions.

[0056]図12は、y軸に沿って増加する効率を示し、x軸に沿ったデバイスのグループ化を示す。比較例は中央と左側のセットであり、デバイス例は右側のグループに示す。図示のとおり、デバイス例は、比較例より高い効率を実証した。 [0056] Figure 12 shows increasing efficiency along the y-axis and grouping of devices along the x-axis. Comparative examples are the middle and left sets, and device examples are shown in the right group. As shown, the example device demonstrated higher efficiency than the comparative example.

[0057]本発明の実施形態において、バック接点は複数の層を含む。ある例では、複数の層は、カドミウム、テルル、および亜鉛の合金を含む、また銅および/又は銀などのドーパントを任意に含んでよいCdZnTe層であって、吸収体スタックに隣接して配置され
たCdZnTe層;CdZnTe層に隣接して配置され、銅および/又は銀でドープされたテルル化亜鉛を含むZnTe層;チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、又はジルコニウム(Zr)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む金属酸窒化物層であって、ZnTe層に隣接して配置された金属酸窒化物層;並びにチタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、又はジルコニウム(Zr)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む、金属酸窒化物層に隣接して配置された金属窒化物層を含む。導電層は、バック接点の上に、且つ金属窒化物層に隣接して配置されてよい。デバイス例において金属窒化物は窒化チタンを含み、酸窒化物はチタン酸窒化物を含む。
[0057] In an embodiment of the invention, the back contact comprises multiple layers. In one example, the plurality of layers are CdZnTe layers comprising alloys of cadmium, tellurium, and zinc, and optionally including dopants such as copper and/or silver, disposed adjacent to the absorber stack. a ZnTe layer disposed adjacent to the CdZnTe layer and comprising zinc telluride doped with copper and/or silver; titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), or zirconium (Zr) a metal oxynitride layer containing at least one transition metal selected from the group consisting of a metal oxynitride layer disposed adjacent to a ZnTe layer; and titanium (Ti), tungsten (W), A metal nitride layer disposed adjacent to the metal oxynitride layer containing at least one transition metal selected from the group consisting of tantalum (Ta) or zirconium (Zr). A conductive layer may be disposed over the back contact and adjacent to the metal nitride layer. In the device example, the metal nitride includes titanium nitride and the oxynitride includes titanium oxynitride.

[0058]本発明の実施形態において、バック接点は複数の層を含む。ある例では、複数の層は、任意に銅および/又は銀でドープされていてよい、カドミウム、テルル、および亜鉛の合金を含み、吸収体スタックに隣接して配置されたCdZnTe層;CdZnTe層に隣接して配置され、銅および/又は銀で任意にドープされていてよい、テルル化亜鉛を含むZnTe層;チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、又はジルコニウム(Zr)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む高純度金属層であって、ZnTe層に隣接して配置された高純度金属層;金属酸窒化物層および/又は金属窒化物層を含む裏面層であって、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、又はモリブデン(Mo)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含み、高純度金属層に隣接して配置された裏面層;並びに裏面層に隣接して配置された導電層を含む。デバイス例において、高純度金属層はチタンを含み、裏面層はモリブデンおよび/又はチタンを含む。 [0058] In embodiments of the present invention, the back contact includes multiple layers. In one example, the plurality of layers comprises an alloy of cadmium, tellurium, and zinc, optionally doped with copper and/or silver, a CdZnTe layer positioned adjacent to the absorber stack; A ZnTe layer containing zinc telluride, optionally doped with copper and/or silver, placed adjacently; consisting of titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), or zirconium (Zr). A high-purity metal layer comprising at least one transition metal selected from the group, the high-purity metal layer being positioned adjacent to the ZnTe layer; a backside comprising a metal oxynitride layer and/or a metal nitride layer A high-purity metal layer comprising at least one transition metal selected from the group consisting of titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), zirconium (Zr), or molybdenum (Mo) a backing layer positioned adjacent to the backing layer; and a conductive layer positioned adjacent to the backing layer. In the example device, the high purity metal layer comprises titanium and the back layer comprises molybdenum and/or titanium.

[0059]本発明の実施形態において、バック接点は、複数の層を含む。ある例では、複数の層は、任意にカドミウムと合金されていてよく、任意に銅および/又は銀でドープされていてよい、テルルおよび亜鉛の合金を含む少なくとも1つの表面層であって、吸収体スタックに隣接して配置された少なくとも1つの表面層;チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、又はジルコニウム(Zr)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む高純度金属層であって、少なくとも1つの表面層の上に配置される高純度金属層;金属酸窒化物層および/又は金属窒化物層を含む裏面層であって、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、又はモリブデン(Mo)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む、高純度金属層の上に配置された裏面層;並びに裏面層に隣接して配置された導電層を含む。デバイス例において、高純度金属層はチタンを含み、裏面層はモリブデンおよび/又はチタンを含む。 [0059] In an embodiment of the invention, the back contact comprises multiple layers. In one example, the plurality of layers is at least one surface layer comprising an alloy of tellurium and zinc, optionally alloyed with cadmium and optionally doped with copper and/or silver, wherein the absorbing at least one surface layer disposed adjacent to the body stack; comprising at least one transition metal selected from the group consisting of titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), or zirconium (Zr); A high purity metal layer disposed on at least one surface layer; a back layer comprising a metal oxynitride layer and/or a metal nitride layer comprising titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), zirconium (Zr), or molybdenum (Mo), comprising at least one transition metal selected from the group consisting of molybdenum (Mo); It includes a conductive layer positioned adjacent to the layer. In the example device, the high purity metal layer comprises titanium and the back layer comprises molybdenum and/or titanium.

[0060]本発明の実施形態において、バック接点は、複数の層を含む。ある例では、複数の層は、銅および/又は銀で任意にドープされてよい、カドミウム、テルル、および亜鉛の合金を含み、吸収体スタックの上に配置されたCdZnTe層;CdZnTe層の上に配置された、銅および/又は銀で任意にドープされていてよい、テルル化亜鉛を含むZnTe層;チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、および/又はクロム(Cr)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む金属酸窒化物層であって、ZnTe層の上に配置された金属酸窒化物層;チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、および/又はクロム(Cr)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含み、金属酸窒化物層に隣接して配置された、金属窒化物層;チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)、および/又はモリブデン(Mo)からなる群から選択される少なくとも1種の遷移金属を含み、金属酸窒化物層とZnTe層との間におよびそれらに隣接して配置された第2の金属窒化物層を含む。導電層は、バック接点の金属窒化物層の上に配置されてよい。ある例では、導電層は、アルミニウムおよびクロムを含む複数の層を含んでもよい。デバイス例において、金属窒化物は窒化チタンを含み、第2の金属窒化物は窒化チタンを含み、酸窒化物はチタン酸窒化物を含む。 [0060] In an embodiment of the invention, the back contact comprises multiple layers. In one example, the plurality of layers comprises an alloy of cadmium, tellurium, and zinc, optionally doped with copper and/or silver, a CdZnTe layer disposed over the absorber stack; Disposed ZnTe layer comprising zinc telluride, optionally doped with copper and/or silver; titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), zirconium (Zr), and/or chromium A metal oxynitride layer containing at least one transition metal selected from the group consisting of (Cr), the metal oxynitride layer disposed on a ZnTe layer; titanium (Ti), tungsten (W) , tantalum (Ta), zirconium (Zr), and/or chromium (Cr), wherein the metal nitride is disposed adjacent to the metal oxynitride layer. Layer; metal oxynitride layer containing at least one transition metal selected from the group consisting of titanium (Ti), tungsten (W), tantalum (Ta), zirconium (Zr), and/or molybdenum (Mo) and a second metal nitride layer disposed between and adjacent to the ZnTe layer. A conductive layer may be disposed over the metal nitride layer of the back contact. In one example, the conductive layer may include multiple layers including aluminum and chromium. In the example device, the metal nitride comprises titanium nitride, the second metal nitride comprises titanium nitride, and the oxynitride comprises titanium oxynitride.

[0061]本発明の実施形態において、バック接点は、複数の層を含む。ある例では、複数の層は、任意にカドミウムと合金されていてよく、任意に銅および/又は銀でドープされていてよい、テルルおよび亜鉛の合金を含む少なくとも1つの前面層であって、カドミウム、テルル、およびセレンを有する吸収層を含む吸収体スタックの上に配置された少なくとも1つの前面層;並びに金属酸窒化物層および/又は金属窒化物層を含む裏面層であって、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、又はジルコニウム(Zr)からなる群の少なくとも1種の遷移金属を含む、少なくとも1つの前面層の上に配置された裏面層を含む。導電層は、バック接点の裏面層の上に配置されていてもよい。デバイス例において、裏面層は、窒化チタンおよび/又はチタン酸窒化物を含み、デバイスはモリブデンを含まない。 [0061] In an embodiment of the invention, the back contact comprises multiple layers. In one example, the plurality of layers includes at least one front layer comprising an alloy of tellurium and zinc, optionally alloyed with cadmium and optionally doped with copper and/or silver, wherein cadmium at least one front layer disposed over an absorber stack comprising an absorber layer having , tellurium, and selenium; ), tungsten (W), tantalum (Ta), or zirconium (Zr). A conductive layer may be disposed on the back surface layer of the back contact. In example devices, the backside layer includes titanium nitride and/or titanium oxynitride, and the device does not include molybdenum.

[0062]方法例において、バック接点の少なくとも1つの層は、蒸気輸送蒸着法(VTD)によって、蒸着経路に沿って運ばれた基板スタック上に堆積される。前駆体物質を加熱して、キャリアガスによって基板に誘導される蒸気を形成する。 [0062] In an example method, at least one layer of the back contact is deposited by vapor transport deposition (VTD) onto a substrate stack conveyed along a deposition path. The precursor material is heated to form a vapor that is directed to the substrate by the carrier gas.

[0063]方法例において、バック接点は、VTD工程およびスパッタリングによって形成される。ある実施形態では、カドミウム、テルル、および亜鉛の合金はVTDによって堆積され、窒化物および/又は酸窒化物の層は、反応性マグネトロンスパッタリングによって堆積される。 [0063] In an example method, the back contact is formed by a VTD process and sputtering. In one embodiment, the cadmium, tellurium, and zinc alloy is deposited by VTD and the nitride and/or oxynitride layers are deposited by reactive magnetron sputtering.

[0064]ある例では、金属窒化物材料の金属は、モリブデン、チタン、タングステン、タンタル、および/又はジルコニウムを含む。
[0065]ある例では、金属窒化物材料の金属は、チタン、タングステン、タンタル、又はジルコニウムのうちの少なくとも1つを含む。
[0064] In some examples, the metal of the metal nitride material includes molybdenum, titanium, tungsten, tantalum, and/or zirconium.
[0065] In some examples, the metal of the metal nitride material includes at least one of titanium, tungsten, tantalum, or zirconium.

[0066]本発明の実施形態において、吸収体スタックは、カドミウムおよびテルルを含むp型吸収層を含む。
[0067]ある例では、吸収体スタックは、カドミウム、テルル、およびセレンを含むp型吸収層を含む。
[0066] In an embodiment of the invention, the absorber stack includes a p-type absorber layer comprising cadmium and tellurium.
[0067] In one example, the absorber stack includes a p-type absorber layer comprising cadmium, tellurium, and selenium.

[0068]ある例では、バック接点は、吸収体スタックと導電層との間にあり、これらに隣接している。
[0069]ある例では、導電層は、クロムを含む少なくとも1つの層に隣接するアルミニウムを含む少なくとも1つの層を含む。
[0068] In some examples, the back contact is between and adjacent to the absorber stack and the conductive layer.
[0069] In some examples, the conductive layer includes at least one layer comprising aluminum adjacent to at least one layer comprising chromium.

[0070]ある例では、金属酸窒化物材料は、30%~70%のIV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含み、金属酸窒化物材料は、1%~15%の酸素を含む。
[0071]ある例では、金属酸窒化物材料は、30%~50%の窒素、2%~8%の酸素、および42%~68%の、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ジルコニウム(Zr)からなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む。
[0070] In some examples, the metal oxynitride material comprises 30% to 70% Group IV transition metal, Group V transition metal, or Group VI transition metal, and the metal oxynitride material comprises 1% to 15% of oxygen.
[0071] In one example, the metal oxynitride material comprises 30% to 50% nitrogen, 2% to 8% oxygen, and 42% to 68% titanium (Ti), tungsten (W), tantalum ( Ta) and at least one metal selected from the group consisting of zirconium (Zr).

[0072]ある例では、光起電デバイスは、モリブデン(Mo)を含まない。
[0073]ある例では、金属酸窒化物層は、チタン酸窒化物から本質的になる。一部の実施形態において、チタン酸窒化物材料を含む層は、25%未満の酸素を含む。一部の実施形態において、チタン酸窒化物材料を含む層は、2%~15%の酸素を含む。一部の実施形態において、チタン酸窒化物材料を含む層は、0.5nm~5.0nmの範囲の厚さを有する。
[0072] In some examples, the photovoltaic device does not include molybdenum (Mo).
[0073] In one example, the metal oxynitride layer consists essentially of titanium oxynitride. In some embodiments, the layer containing titanium oxynitride material contains less than 25% oxygen. In some embodiments, the layer comprising titanium oxynitride material comprises 2% to 15% oxygen. In some embodiments, the layer comprising titanium oxynitride material has a thickness in the range of 0.5 nm to 5.0 nm.

[0074]ある例では、金属酸窒化物層は、タングステン酸窒化物から本質的になる。一部の実施形態において、タングステン酸窒化物材料を含む層は、25%未満の酸素を含む。一部の実施形態において、タングステン酸窒化物材料を含む層は、1%~20%の酸素を含む。一部の実施形態において、タングステン酸窒化物材料を含む層は、0.5nm~5.0nmの範囲の厚さを有する。 [0074] In some examples, the metal oxynitride layer consists essentially of tungsten oxynitride. In some embodiments, the layer comprising tungsten oxynitride material comprises less than 25% oxygen. In some embodiments, the layer comprising tungsten oxynitride material comprises 1% to 20% oxygen. In some embodiments, the layer comprising tungsten oxynitride material has a thickness in the range of 0.5 nm to 5.0 nm.

[0075]ある例では、金属酸窒化物層は、タンタル酸窒化物から本質的になる。
[0076]ある例では、金属酸窒化物層は、ジルコニウム酸窒化物から本質的になる。
[0077]ある例では、バック接点は、第2の金属酸窒化物層に隣接する第1の金属酸窒化物層を含み、第1の金属酸窒化物層はタングステンを含み、第2の金属酸窒化物層はチタンを含む。
[0075] In some examples, the metal oxynitride layer consists essentially of tantalum oxynitride.
[0076] In some examples, the metal oxynitride layer consists essentially of zirconium oxynitride.
[0077] In one example, the back contact comprises a first metal oxynitride layer adjacent to a second metal oxynitride layer, the first metal oxynitride layer comprising tungsten, the second metal The oxynitride layer contains titanium.

[0078]ある例では、金属酸窒化物層は、1%~50%の酸素を含む。
[0079]ある例では、金属酸窒化物材料は、50%未満の窒素を含む。
[0080]ある例では、バック接点は、高純度金属層を含む。一部の実施形態において、高純度金属層は、1nm~5nmの厚さを有する。一部の実施形態において、高純度金属層は、85%~100%又は95%~100%の単一金属元素の組成物を含む。一部の実施形態において、高純度金属層は、85%~100%又は95%~100%の金属元素の合金の組成物を含む。一部の実施形態において、高純度金属層はチタンから本質的になる。
[0078] In some examples, the metal oxynitride layer comprises 1% to 50% oxygen.
[0079] In some examples, the metal oxynitride material comprises less than 50% nitrogen.
[0080] In some examples, the back contact comprises a high purity metal layer. In some embodiments, the high purity metal layer has a thickness of 1 nm to 5 nm. In some embodiments, the high purity metal layer comprises 85% to 100% or 95% to 100% composition of a single metallic element. In some embodiments, the high purity metal layer comprises a composition of 85% to 100% or 95% to 100% alloy of metal elements. In some embodiments, the high purity metal layer consists essentially of titanium.

[0081]ある例では、金属酸窒化物材料を含む層は1nm~20nmの厚さを有し、バック接点の厚さは5nm~220nmである。
[0082]別の態様において、光起電デバイスは、吸収体スタック;アルミニウムを含む層によって形成される表面を有する導電層;並びに第1の表面、第2の表面、およびバック接点の第1の表面とバック接点の第2の表面との間で画定される厚さを有するバック接点を含み、バック接点の第1の表面は、吸収体スタックのp型吸収層に隣接し;バック接点の第2の表面は、導電層の表面に接し;バック接点は、金属酸窒化物材料を含む層と、金属酸窒化物材料を含む層とバック接点の第1の表面との間に位置する亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層と、を含む。
[0081] In one example, the layer comprising the metal oxynitride material has a thickness between 1 nm and 20 nm, and the back contact has a thickness between 5 nm and 220 nm.
[0082] In another aspect, a photovoltaic device comprises an absorber stack; a conductive layer having a surface formed by a layer comprising aluminum; a back contact having a thickness defined between the surface and a second surface of the back contact, the first surface of the back contact being adjacent to the p-type absorber layer of the absorber stack; the surface of 2 contacts the surface of the conductive layer; the back contact comprises a layer comprising a metal oxynitride material and zinc positioned between the layer comprising the metal oxynitride material and the first surface of the back contact; and one or more layers containing cadmium, tellurium, or any combination thereof.

[0083]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、IV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む。
[0084]一部の実施形態において、金属窒化物材料および/又は金属酸窒化物材料は、モリブデンを除いたIV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む。
[0083] In some embodiments, the metal oxynitride material comprises a Group IV transition metal, a Group V transition metal, or a Group VI transition metal.
[0084] In some embodiments, the metal nitride material and/or metal oxynitride material comprises a group IV transition metal, a group V transition metal, or a group VI transition metal, excluding molybdenum.

[0085]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、約70%未満のIV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む。
[0086]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、チタン酸窒化物である。
[0085] In some embodiments, the metal oxynitride material comprises less than about 70% Group IV transition metal, Group V transition metal, or Group VI transition metal.
[0086] In some embodiments, the metal oxynitride material is titanium oxynitride.

[0087]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、タングステン酸窒化物である。
[0088]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、タンタル酸窒化物である。
[0089]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、ジルコニウム酸窒化物である。
[0087] In some embodiments, the metal oxynitride material is tungsten oxynitride.
[0088] In some embodiments, the metal oxynitride material is tantalum oxynitride.
[0089] In some embodiments, the metal oxynitride material is zirconium oxynitride.

[0090]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、50%未満の酸素を含む。
[0091]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料は、50%未満の窒素を含む。
[0092]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料を含む層は、1nm~20nmの厚さを有する。
[0090] In some embodiments, the metal oxynitride material comprises less than 50% oxygen.
[0091] In some embodiments, the metal oxynitride material comprises less than 50% nitrogen.
[0092] In some embodiments, the layer comprising the metal oxynitride material has a thickness of 1 nm to 20 nm.

[0093]一部の実施形態において、バック接点の厚さは、5nm~220nmである。
[0094]一部の実施形態において、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層は、カドミウム、亜鉛、およびテルルの3成分を含む第1の層、並びに亜鉛およびテルルの2成分を含む第2の層を含み;亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層の第1の層は、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層の第2の層よりバック接点の第1の表面の近くに位置する。
[0093] In some embodiments, the thickness of the back contact is between 5 nm and 220 nm.
[0094] In some embodiments, the one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof are: a first layer comprising the ternary cadmium, zinc, and tellurium; and a second layer comprising the binary of zinc and tellurium; the first layer of the one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof comprising zinc, cadmium, tellurium or closer to the first surface of the back contact than a second layer of one or more layers containing any of these.

[0095]ある例では、亜鉛およびテルルの2成分は、銅、銀、又は両方でドープされている。
[0096]一部の実施形態において、バック接点は、金属酸窒化物材料を含む層と亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層との間に配置された高純度金属層を含み;高純度金属層は、少なくとも80%の金属を含む。
[0095] In some examples, the zinc and tellurium binaries are doped with copper, silver, or both.
[0096] In some embodiments, the back contact is disposed between a layer comprising a metal oxynitride material and one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof. the high purity metal layer comprising at least 80% metal.

[0097]ある例では、高純度金属層の金属はチタンである。
[0098]一部の実施形態において、高純度金属層の厚さは、金属酸窒化物材料を含む層の厚さより薄い。
[0097] In one example, the metal of the high purity metal layer is titanium.
[0098] In some embodiments, the thickness of the high purity metal layer is less than the thickness of the layer comprising the metal oxynitride material.

[0099]一部の実施形態において、バック接点は、金属窒化物材料を含む層を含み;金属窒化物材料を含む層は、金属酸窒化物材料を含む層よりバック接点の第2の表面の近くに位置し;金属窒化物材料は、30%~70%の金属の濃度および70%~30%の窒素の濃度を有する。 [0099] In some embodiments, the back contact comprises a layer comprising a metal nitride material; located nearby; the metal nitride material has a concentration of metal between 30% and 70% and a concentration of nitrogen between 70% and 30%.

[00100]一部の実施形態において、金属窒化物材料の金属は、モリブデン、チタン、タ
ングステン、タンタル、又はジルコニウムである。
[00101]一部の実施形態において、金属窒化物材料を含む層の厚さと金属酸窒化物材料
を含む層の厚さとの比は、少なくとも2:1である。
[00100] In some embodiments, the metal of the metal nitride material is molybdenum, titanium, tungsten, tantalum, or zirconium.
[00101] In some embodiments, the ratio of the thickness of the layer comprising the metal nitride material to the thickness of the layer comprising the metal oxynitride material is at least 2:1.

[00102]一部の実施形態において、バック接点の第2の表面は、金属窒化物材料を含む
層によって形成される。
[00103]一部の実施形態において、バック接点は、金属窒化物材料を含む第2の層を含
み;金属窒化物材料を含む第2の層は、金属酸窒化物材料を含む層に隣接する。
[00102] In some embodiments, the second surface of the back contact is formed by a layer comprising a metal nitride material.
[00103] In some embodiments, the back contact includes a second layer comprising a metal nitride material; the second layer comprising a metal nitride material is adjacent to the layer comprising a metal oxynitride material. .

[00104]一部の実施形態において、バック接点は、金属酸窒化物材料を含む第2の層を
含み;金属酸窒化物材料を含む第2の層は、金属酸窒化物材料を含む層と、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層との間に位置する。
[00104] In some embodiments, the back contact comprises a second layer comprising a metal oxynitride material; , zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof.

[00105]一部の実施形態において、金属酸窒化物材料を含む層と、金属酸窒化物材料を
含む第2の層と、は異なる金属酸窒化物から形成される。
[00106]一部の実施形態において、導電層は、クロムを含む層によって形成される第2
の表面を有する。
[00105] In some embodiments, the layer comprising the metal oxynitride material and the second layer comprising the metal oxynitride material are formed from different metal oxynitrides.
[00106] In some embodiments, the conductive layer is a second layer formed by a layer comprising chromium.
has a surface of

[00107]一部の実施形態において、光起電デバイスは、カドミウムおよびテルルを含む
吸収層を含み、バック接点の第1の表面は、吸収層に隣接する。
[00108]別の態様において、光起電デバイスは、カドミウムおよびテルルを含む吸収層
;並びに第1の表面、第2の表面、およびバック接点の第1の表面とバック接点の第2の表面との間で画定される厚さを有するバック接点を含み、バック接点の第1の表面は、吸収層に接し、バック接点は、金属酸窒化物材料を含む層と、金属酸窒化物材料を含む層とバック接点の第1の表面との間に位置する、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層と、を含む。
[00107] In some embodiments, the photovoltaic device includes an absorber layer comprising cadmium and tellurium, and the first surface of the back contact is adjacent to the absorber layer.
[00108] In another aspect, a photovoltaic device comprises an absorber layer comprising cadmium and tellurium; a back contact having a thickness defined between a first surface of the back contact contacting the absorbing layer, the back contact including a layer comprising a metal oxynitride material; one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof located between the layers and the first surface of the back contact.

[00109]一部の実施形態において、光起電デバイスは、アルミニウムを含む層によって
形成される表面を有する導電層を含み、バック接点の第2の表面は、導電層の表面に接する。
[00109] In some embodiments, the photovoltaic device includes a conductive layer having a surface formed by a layer comprising aluminum, and the second surface of the back contact contacts the surface of the conductive layer.

[00110]ここで、本開示の実施形態が、金属酸窒化物の1つ又は複数の層を含むバック
接点を提供することを理解すべきである。本明細書で提供されるバック接点は、高いオーム接点に対する低い電気抵抗率、高い仕事関数、および熱安定性を示す。これに応じて、本明細書に記載のバック接点は、CdTeを含む吸収体フィルムに低い障壁接触を形成することができる。本明細書で提供される金属酸窒化物の1つ又は複数の層を含むバック接点は、光起電デバイスのバック接点から金属酸窒化物の1つ又は複数の層を排除した実質的に類似の光起電デバイスと比較して改善された太陽電気変換効率を実証した光起電デバイスに含まれていた。高い効率は、改善された光起電デバイスパラメータ(例えば、より高い短絡回路電流、より高いフィルファクター、より高い開回路電圧、より低い開回路抵抗率)と関連していた。
[00110] It should now be appreciated that embodiments of the present disclosure provide back contacts that include one or more layers of metal oxynitride. The back contacts provided herein exhibit low electrical resistivity, high work function, and thermal stability for high ohmic contacts. Correspondingly, the back contact described herein can form a low barrier contact to an absorber film comprising CdTe. Back contacts comprising one or more layers of metal oxynitride provided herein are substantially similar to the back contacts of photovoltaic devices, excluding one or more layers of metal oxynitride. were included in photovoltaic devices that demonstrated improved solar-electricity conversion efficiencies compared to photovoltaic devices of Higher efficiency was associated with improved photovoltaic device parameters (eg, higher short circuit current, higher fill factor, higher open circuit voltage, lower open circuit resistivity).

[00111]本明細書で提供される実施形態によれば、光起電デバイスは、導電層およびバ
ック接点を含むことができる。導電層は、アルミニウムを含む層によって形成される表面を有していてもよい。バック接点は、第1の表面、第2の表面、およびバック接点の第1の表面とバック接点の第2の表面との間で画定される厚さを有し得る。バック接点の第2の表面は、導電層の表面と接していてもよい。バック接点は、金属酸窒化物材料を含む層と、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含む1つ又は複数の層と、を含むことができる。亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含む1つ又は複数の層は、金属酸窒化物材料を含む層とバック接点の第1の表面との間に位置してよい。
[00111] According to embodiments provided herein, a photovoltaic device can include a conductive layer and a back contact. The conductive layer may have a surface formed by a layer containing aluminum. The back contact may have a first surface, a second surface, and a thickness defined between the first surface of the back contact and the second surface of the back contact. A second surface of the back contact may contact the surface of the conductive layer. The back contact can include a layer including a metal oxynitride material and one or more layers including zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof. One or more layers comprising zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof may be located between the layer comprising the metal oxynitride material and the first surface of the back contact.

[00112]本明細書で提供される実施形態によれば、光起電デバイスは、吸収層およびバ
ック接点を含むことができる。吸収層は、カドミウムおよびテルルを含むことができる。バック接点は、第1の表面、第2の表面、およびバック接点の第1の表面とバック接点の第2の表面との間で画定される厚さを有し得る。バック接点の第1の表面は、吸収層に接していてもよい。バック接点は、金属酸窒化物材料を含む層と、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含む1つ又は複数の層と、を含むことができる。亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含む1つ又は複数の層は、金属酸窒化物材料を含む層とバック接点の第1の表面との間に位置してよい。
[00112] According to embodiments provided herein, a photovoltaic device can include an absorber layer and a back contact. Absorbent layers can include cadmium and tellurium. The back contact may have a first surface, a second surface, and a thickness defined between the first surface of the back contact and the second surface of the back contact. A first surface of the back contact may contact the absorbing layer. The back contact can include a layer including a metal oxynitride material and one or more layers including zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof. One or more layers comprising zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof may be located between the layer comprising the metal oxynitride material and the first surface of the back contact.

[00113]用語「実質的に」および「約」は、本明細書において、いずれかの定量比較、
値、測定、又は他の表現に起因し得る不確実性の固有の度合いを表すために利用され得る。これらの用語はまた、本明細書において、問題の主題の基本機能に変化をもたらさずに定量的表現を規定の基準から変動させ得る度合いを表すためにも利用される。
[00113] The terms "substantially" and "about" are used herein for any quantitative comparison,
It can be used to express an inherent degree of uncertainty that can be attributed to a value, measurement, or other expression. These terms are also utilized herein to denote the degree to which a quantitative expression can be varied from a stated baseline without changing the basic function of the subject matter in question.

[00114]本明細書において、特定の実施形態を例示し、記載してきたが、特許請求の範
囲の主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、さまざまな他の変更および修正を行うことができることを理解すべきである。更に、特許請求の範囲の主題のさまざまな態様を本明細書中に記載してきたが、そのような態様は、組合せて利用する必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲が、特許請求の範囲の主題の範囲内にある、そのような変更および修正の全てを包含することが意図される。
[00114] While particular embodiments have been illustrated and described herein, it is appreciated that various other changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the claimed subject matter. should understand. Furthermore, although various aspects of the claimed subject matter have been described herein, such aspects need not be utilized in combination. It is therefore intended that the appended claims cover all such changes and modifications that fall within the scope of the claimed subject matter.

Claims (52)

アルミニウムを含む層によって形成される表面を有する導電層、および
バック接点
を含む光起電デバイスであって、
前記バック接点が、第1の表面と第2の表面とを有し、かつ前記バック接点の第1の表面と前記バック接点の第2の表面との間で画定される厚さを有し、
前記バック接点の第2の表面が、前記導電層の表面に接し、そして
前記バック接点が、
金属酸窒化物材料を含む層、および
前記金属酸窒化物材料を含む層と前記バック接点の第1の表面との間に位置する、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層
を含む、
光起電デバイス。
A photovoltaic device comprising a conductive layer having a surface formed by a layer comprising aluminum and a back contact,
the back contact has a first surface and a second surface and has a thickness defined between the first surface of the back contact and the second surface of the back contact;
a second surface of the back contact abuts a surface of the conductive layer, and the back contact:
a layer comprising a metal oxynitride material; and zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof located between the layer comprising the metal oxynitride material and the first surface of the back contact. comprising one or more layers that
photovoltaic device.
前記金属酸窒化物材料が、IV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む、請求項1に記載の光起電デバイス。 3. The photovoltaic device of Claim 1, wherein the metal oxynitride material comprises a Group IV transition metal, a Group V transition metal, or a Group VI transition metal. 前記金属酸窒化物材料が、約70%未満のIV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む、請求項2に記載の光起電デバイス。 3. The photovoltaic device of Claim 2, wherein the metal oxynitride material comprises less than about 70% Group IV transition metal, Group V transition metal, or Group VI transition metal. 前記金属酸窒化物材料が、チタン酸窒化物である、請求項3に記載の光起電デバイス。 4. The photovoltaic device of Claim 3, wherein said metal oxynitride material is titanium oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、タングステン酸窒化物である、請求項3に記載の光起電デバイス。 4. The photovoltaic device of Claim 3, wherein said metal oxynitride material is tungsten oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、タンタル酸窒化物である、請求項3に記載の光起電デバイス。 4. The photovoltaic device of Claim 3, wherein said metal oxynitride material is tantalum oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、ジルコニウム酸窒化物である、請求項3に記載の光起電デバイス。 4. The photovoltaic device of Claim 3, wherein said metal oxynitride material is zirconium oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、50%未満の酸素を含む、請求項1に記載の光起電デバイス。 2. The photovoltaic device of Claim 1, wherein the metal oxynitride material contains less than 50% oxygen. 前記金属酸窒化物材料が、50%未満の窒素を含む、請求項1に記載の光起電デバイス。 2. The photovoltaic device of Claim 1, wherein the metal oxynitride material comprises less than 50% nitrogen. 前記金属酸窒化物材料を含む層が、1nm~20nmの厚さを有する、請求項1に記載の光起電デバイス。 2. The photovoltaic device of claim 1, wherein the layer comprising metal oxynitride material has a thickness of 1 nm to 20 nm. 前記バック接点の厚さが5nm~220nmである、請求項1に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of claim 1, wherein the back contact has a thickness of 5 nm to 220 nm. 前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層が、カドミウム、亜鉛、およびテルルの3成分を含む第1の層と、亜鉛およびテルルの2成分を含む第2の層と、を含み、
前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層の前記第1の層が、前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層の前記第2の層より前記バック接点の第1の表面の近くに
位置する、請求項1に記載の光起電デバイス。
The one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof comprises a first layer comprising the ternary components of cadmium, zinc, and tellurium and a binary component of zinc and tellurium. a second layer;
the first layer of the one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof, wherein the first layer contains zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof; 2. The photovoltaic device of claim 1, wherein the back contact is located closer to the first surface of the back contact than the second layer of the plurality of layers.
前記亜鉛およびテルルの2成分が、銅、銀、又は両方でドープされる、請求項12に記載の光起電デバイス。 13. The photovoltaic device of Claim 12, wherein the zinc and tellurium binaries are doped with copper, silver, or both. 前記バック接点が、前記金属酸窒化物材料を含む層と、前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層との間に配置される高純度金属層を含み、
前記高純度金属層が、少なくとも80%の金属を含む、
請求項1に記載の光起電デバイス。
A layer of high purity metal wherein the back contact is disposed between the layer containing the metal oxynitride material and the layer or layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof. including
the high purity metal layer comprises at least 80% metal;
A photovoltaic device according to claim 1 .
前記高純度金属層の金属がチタンである、請求項14に記載の光起電デバイス。 15. The photovoltaic device of Claim 14, wherein the metal of said high purity metal layer is titanium. 前記高純度金属層の厚さが、前記金属酸窒化物材料を含む層の厚さより薄い、請求項14に記載の光起電デバイス。 15. The photovoltaic device of Claim 14, wherein the thickness of the high purity metal layer is less than the thickness of the layer comprising the metal oxynitride material. 前記バック接点が、金属窒化物材料を含む層を含み、
前記金属窒化物材料を含む層が、前記金属酸窒化物材料を含む層より前記バック接点の第2の表面の近くに位置し、
前記金属窒化物材料が、30%~70%の金属の濃度および70%~30%の窒素の濃度を有する、
請求項1に記載の光起電デバイス。
the back contact comprises a layer comprising a metal nitride material;
the layer comprising the metal nitride material is located closer to the second surface of the back contact than the layer comprising the metal oxynitride material;
wherein the metal nitride material has a metal concentration of 30% to 70% and a nitrogen concentration of 70% to 30%;
A photovoltaic device according to claim 1 .
前記金属窒化物材料の金属が、モリブデン、チタン、タングステン、タンタル、又はジルコニウムである、請求項17に記載の光起電デバイス。 18. The photovoltaic device of Claim 17, wherein the metal of said metal nitride material is molybdenum, titanium, tungsten, tantalum, or zirconium. 前記金属窒化物材料を含む層の厚さと前記金属酸窒化物材料を含む層の厚さとの比が、少なくとも2:1である、請求項17に記載の光起電デバイス。 18. The photovoltaic device of Claim 17, wherein the ratio of the thickness of the layer comprising the metal nitride material to the thickness of the layer comprising the metal oxynitride material is at least 2:1. 前記バック接点の第2の表面が、前記金属窒化物材料を含む層によって形成される、請求項17に記載の光起電デバイス。 18. The photovoltaic device of Claim 17, wherein a second surface of said back contact is formed by a layer comprising said metal nitride material. 前記バック接点が、金属窒化物材料を含む第2の層を含み、
前記金属窒化物材料を含む第2の層が、前記金属酸窒化物材料を含む層に隣接する、
請求項17に記載の光起電デバイス。
the back contact comprises a second layer comprising a metal nitride material;
wherein the second layer comprising the metal nitride material is adjacent to the layer comprising the metal oxynitride material;
18. The photovoltaic device of claim 17.
前記バック接点が、金属酸窒化物材料を含む第2の層を含み、
前記金属酸窒化物材料を含む第2の層が、前記金属酸窒化物材料を含む層と、前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層との間に位置する、
請求項1に記載の光起電デバイス。
the back contact comprises a second layer comprising a metal oxynitride material;
wherein the second layer comprising the metal oxynitride material comprises a layer comprising the metal oxynitride material and one or more layers comprising the zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof; located between
A photovoltaic device according to claim 1 .
前記金属酸窒化物材料を含む層および前記金属酸窒化物材料を含む第2の層が、異なる金属酸窒化物から形成される、請求項22に記載の光起電デバイス。 23. The photovoltaic device of Claim 22, wherein the layer comprising the metal oxynitride material and the second layer comprising the metal oxynitride material are formed from different metal oxynitrides. 前記導電層が、クロムを含む層によって形成される第2の表面を有する、請求項1に記載の光起電デバイス。 2. The photovoltaic device of Claim 1, wherein said conductive layer has a second surface formed by a layer comprising chromium. カドミウムおよびテルルを含む吸収層を含み、前記バック接点の第1の表面が、前記吸収層に隣接する、請求項1に記載の光起電デバイス。 2. The photovoltaic device of Claim 1, comprising an absorber layer comprising cadmium and tellurium, wherein the first surface of said back contact is adjacent said absorber layer. カドミウムおよびテルルを含む吸収層、および
バック接点
を含む光起電デバイスであって、
前記バック接点は第1の表面と第2の表面とを有し、かつ前記バック接点の第1の表面と前記バック接点の第2の表面との間で画定される厚さを有し、
前記バック接点の第1の表面が、前記吸収層と接し、そして
前記バック接点が、
金属酸窒化物材料を含む層、および
前記金属酸窒化物材料を含む層と前記バック接点の第1の表面との間に位置する、亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層
を含む、
光起電デバイス。
A photovoltaic device comprising an absorber layer comprising cadmium and tellurium and a back contact, wherein
the back contact has a first surface and a second surface and has a thickness defined between the back contact first surface and the back contact second surface;
a first surface of the back contact contacts the absorber layer, and the back contact:
a layer comprising a metal oxynitride material; and zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof located between the layer comprising the metal oxynitride material and the first surface of the back contact. comprising one or more layers that
photovoltaic device.
アルミニウムを含む層によって形成される表面を有する導電層を含み、前記バック接点の第2の表面が、前記導電層の表面と接する、請求項26に記載の光起電デバイス。 27. The photovoltaic device of Claim 26, comprising a conductive layer having a surface formed by a layer comprising aluminum, a second surface of said back contact contacting a surface of said conductive layer. 前記金属酸窒化物材料が、IV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む、請求項1および26~27のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 28. The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-27, wherein the metal oxynitride material comprises a Group IV transition metal, a Group V transition metal, or a Group VI transition metal. 前記金属酸窒化物材料が、約70%未満のIV族遷移金属、V族遷移金属、又はVI族遷移金属を含む、請求項28に記載の光起電デバイス。 29. The photovoltaic device of Claim 28, wherein the metal oxynitride material comprises less than about 70% Group IV transition metal, Group V transition metal, or Group VI transition metal. 前記金属酸窒化物材料が、チタン酸窒化物である、請求項1および26~29のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-29, wherein the metal oxynitride material is titanium oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、タングステン酸窒化物である、請求項1および26~29のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-29, wherein the metal oxynitride material is tungsten oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、タンタル酸窒化物である、請求項1および26~29のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-29, wherein the metal oxynitride material is tantalum oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、ジルコニウム酸窒化物である、請求項1および26~29のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-29, wherein said metal oxynitride material is zirconium oxynitride. 前記金属酸窒化物材料が、50%未満の酸素を含む、請求項1および26~33のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 34. The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-33, wherein said metal oxynitride material comprises less than 50% oxygen. 前記金属酸窒化物材料が、50%未満の窒素を含む、請求項1および26~34のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-34, wherein the metal oxynitride material comprises less than 50% nitrogen. 前記金属酸窒化物材料を含む層が、1nm~20nmの厚さを有する、請求項1および26~35のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-35, wherein the layer comprising the metal oxynitride material has a thickness of 1 nm to 20 nm. 前記バック接点の厚さが、5nm~220nmである、請求項1および26~36のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-36, wherein the thickness of the back contact is between 5 nm and 220 nm. 前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層が、カドミウム、亜鉛、およびテルルの3成分を含む第1の層と、亜鉛およびテルルの2成分を含む第2の層と、を含み、
前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層の前記第1の層が、前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層の前記第2の層より前記バック接点の第1の表面の近くに位置する、
請求項1および26~37のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
The one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof comprises a first layer comprising the ternary components of cadmium, zinc, and tellurium and a binary component of zinc and tellurium. a second layer;
the first layer of the one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof, wherein the first layer contains zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof; or located closer to the first surface of the back contact than the second layer of the plurality of layers.
38. The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-37.
前記亜鉛およびテルルの2成分が、銅、銀、又は両方でドープされる、請求項38に記載の光起電デバイス。 39. The photovoltaic device of Claim 38, wherein the zinc and tellurium binaries are doped with copper, silver, or both. 前記バック接点が、前記金属酸窒化物材料を含む層と前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層との間に配置される高純度金属層を含み、
前記高純度金属層が、少なくとも80%の金属を含む、
請求項1および26~39のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
wherein the back contact comprises a layer of high purity metal disposed between the layer containing the metal oxynitride material and the one or more layers containing zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof; including
the high purity metal layer comprises at least 80% metal;
40. The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-39.
前記高純度金属層の金属がチタンである、請求項40に記載の光起電デバイス。 41. The photovoltaic device of Claim 40, wherein the metal of said high purity metal layer is titanium. 前記高純度金属層の厚さが、前記金属酸窒化物材料を含む層の厚さより薄い、請求項40又は41に記載の光起電デバイス。 42. The photovoltaic device of Claims 40 or 41, wherein the thickness of the high purity metal layer is less than the thickness of the layer comprising the metal oxynitride material. 前記バック接点が、金属窒化物材料を含む層を含み、
前記金属窒化物材料を含む層が、前記金属酸窒化物材料を含む層より前記バック接点の第2の表面の近くに位置し、
前記金属窒化物材料が、30%~70%の金属の濃度および70%~30%の窒素の濃度を有する、
請求項1および26~42のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
the back contact comprises a layer comprising a metal nitride material;
the layer comprising the metal nitride material is located closer to the second surface of the back contact than the layer comprising the metal oxynitride material;
wherein the metal nitride material has a metal concentration of 30% to 70% and a nitrogen concentration of 70% to 30%;
The photovoltaic device of any one of claims 1 and 26-42.
前記金属窒化物材料の金属が、モリブデン、チタン、タングステン、タンタル、又はジルコニウムである、請求項43に記載の光起電デバイス。 44. The photovoltaic device of Claim 43, wherein the metal of said metal nitride material is molybdenum, titanium, tungsten, tantalum, or zirconium. 前記金属窒化物材料を含む層の厚さと前記金属酸窒化物材料を含む層の厚さとの比が、少なくとも2:1である、請求項43又は44に記載の光起電デバイス。 45. The photovoltaic device of Claims 43 or 44, wherein the ratio of the thickness of the layer comprising the metal nitride material to the thickness of the layer comprising the metal oxynitride material is at least 2:1. 前記バック接点の第2の表面が、前記金属窒化物材料を含む層によって形成される、請求項43~45のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 46. The photovoltaic device of any one of claims 43-45, wherein a second surface of said back contact is formed by a layer comprising said metal nitride material. 前記バック接点が、金属窒化物材料を含む第2の層を含み、
前記金属窒化物材料を含む第2の層が、前記金属酸窒化物材料を含む層に隣接する、
請求項46に記載の光起電デバイス。
the back contact comprises a second layer comprising a metal nitride material;
wherein the second layer comprising the metal nitride material is adjacent to the layer comprising the metal oxynitride material;
47. The photovoltaic device of Claim 46.
前記バック接点が、金属酸窒化物材料を含む第2の層を含み、
前記金属酸窒化物材料を含む第2の層が、前記金属酸窒化物材料を含む層と、前記亜鉛、カドミウム、テルル、又はこれらのいずれかの組合せを含有する1つ又は複数の層との間に位置する、
請求項33~47のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
the back contact comprises a second layer comprising a metal oxynitride material;
wherein the second layer comprising the metal oxynitride material comprises a layer comprising the metal oxynitride material and one or more layers comprising the zinc, cadmium, tellurium, or any combination thereof; located between
The photovoltaic device of any one of claims 33-47.
前記金属酸窒化物材料を含む層および前記金属酸窒化物材料を含む第2の層が、異なる金属から形成される、請求項48に記載の光起電デバイス。 49. The photovoltaic device of Claim 48, wherein the layer comprising the metal oxynitride material and the second layer comprising the metal oxynitride material are formed from different metals. 前記導電層が、クロムを含む層によって形成される第2の表面を有する、請求項1およ
び27~49のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
50. The photovoltaic device of any one of claims 1 and 27-49, wherein said conductive layer has a second surface formed by a layer comprising chromium.
カドミウムおよびテルルを含む吸収層を含み、前記バック接点の第1の表面が、前記吸収層に隣接する、請求項1および28~50のいずれか一項に記載の光起電デバイス。 51. The photovoltaic device of any one of claims 1 and 28-50, comprising an absorber layer comprising cadmium and tellurium, wherein the first surface of the back contact is adjacent to the absorber layer. 前記吸収層がセレンを含む、請求項26~51のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
52. The photovoltaic device of any one of claims 26-51, wherein the absorbing layer comprises selenium.
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US8409455B1 (en) * 2009-06-29 2013-04-02 Nanosolar, Inc. Methods and devices for ultra smooth substrate for use in thin film solar cell manufacturing
US9276142B2 (en) 2010-12-17 2016-03-01 First Solar, Inc. Methods for forming a transparent oxide layer for a photovoltaic device
US8852989B2 (en) * 2011-10-27 2014-10-07 Intermolecular, Inc. Back-contact for thin film solar cells optimized for light trapping for ultrathin absorbers
FR2982422B1 (en) * 2011-11-09 2013-11-15 Saint Gobain CONDUCTIVE SUBSTRATE FOR PHOTOVOLTAIC CELL
EP2800144A1 (en) * 2013-05-03 2014-11-05 Saint-Gobain Glass France Back contact substrate for a photovoltaic cell or module
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